Recent J-TEXT research has highlighted the significance of the role that non-axisymmetric magnetic perturbations, so called three-dimensional (3D) magnetic perturbation (MP) fields, play in a fundamentally 2D concept, i.e. tokamaks. This paper presents the J-TEXT results achieved over the last two years, especially on the impacts of 3D MP fields on magnetohydrodynamic instabilities, plasma disruptions and plasma turbulence transport. On J-TEXT, the resonant MP (RMP) system, capable of providing either a static or a high frequency (up to 8 kHz) rotating RMP field, has been upgraded by adding a new set of 12 in-vessel saddle coils. The shattered pellet injection system was built in J-TEXT in the spring of 2018. The new capabilities advance J-TEXT to be at the forefront of international magnetic fusion facilities, allowing flexible study of 3D effects and disruption mitigation in a tokamak. The fast rotating RMP field has been successfully applied for avoidance of mode locking and the prevention of plasma disruption. A new control strategy, which applies pulsed RMP to the tearing mode only during the accelerating phase region, was proved by nonlinear numerical modelling to be efficient in accelerating mode rotation and even completely suppresses the mode. Remarkably, the rotating tearing mode was completely suppressed by the electrode biasing. The impacts of 3D magnetic topology on the turbulence has been investigated on J-TEXT. It is found that the fluctuations of electron density, electron temperature and plasma potential can be significantly modulated by the island structure, and a larger fluctuation level appears at the X-point of islands. The suppression of runaway electrons during disruptions is essential to the operation of ITER, and it has been reached by utilizing the 3D magnetic perturbations on J-TEXT. This may provide an alternative mechanism of runaway suppression for large-scale tokamaks and ITER.
最近のJ-TEXT研究は、非軸対称磁場摂動、いわゆる三次元(3D)磁場摂動(MP)場が、根本的に2次元の概念であるトカマクにおいて果たす役割の重要性を強調してきた。本論文は、過去2年間に達成されたJ-TEXTの結果、特に3D MP場が磁気流体力学不安定性、プラズマディスラプション、プラズマ乱流輸送に及ぼす影響に関する結果を示す。J-TEXTでは、静的または高周波(最大8 kHz)の回転RMP場を提供できる共鳴MP(RMP)システムが、新しい12個の真空容器内サドルコイルを追加することによってアップグレードされた。破砕ペレット入射システムは2018年春にJ-TEXTに建設された。新しい機能により、J-TEXTは国際的な磁気核融合施設の最前線に押し上げられ、トカマクにおける3D効果とディスラプション緩和の柔軟な研究が可能になる。高速回転RMP場は、モードロックの回避とプラズマディスラプションの防止にうまく適用されてきた。加速位相領域の間のみテアリングモードにパルス状RMPを適用する新しい制御戦略は、非線形数値モデリングによって、モード回転の加速に有効であり、さらにはモードを完全に抑制することさえできることが証明された。顕著なことに、回転テアリングモードは電極バイアスによって完全に抑制された。3D磁場トポロジーが乱流に及ぼす影響がJ-TEXTで調査されてきた。電子密度、電子温度、プラズマ電位の変動は島構造によって有意に変調され得ることが見出され、より大きな変動レベルが島のX点に現れる。ディスラプション中の逃走電子の抑制はITERの運転に不可欠であり、J-TEXTで3D磁場摂動を利用することによってそれが達成された。これは、大型トカマクおよびITERにとって逃走電子抑制の代替メカニズムを提供する可能性がある。