Evolution of the current density profile associated with magnetic island formation in a neoclassical tearing mode plasma is measured for the first time in JT-60U by using a motional Stark effect diagnostic. As the island grows, the current density profile turns flat at the radial region of the island and a hollow structure appears at the rational surface. As the island shrinks the deformed region becomes narrower and finally diminishes after the disappearance of the island. In a quiescent plasma without magnetohydrodynamic instabilities, on the other hand, no deformation is observed. The observed deformation in the current density profile associated with the tearing mode is reproduced in a time dependent transport simulation assuming the reduction of the bootstrap current in the radial region of the island. Comparison of the measurement with a calculated steady-state solution also shows that the reduction and recovery of the bootstrap current at the island explains the temporal behaviours of the current density and safety factor profiles. From the experimental observation and simulations, we reach the conclusion that the bootstrap current decreases within the island O-point.
新古典テアリングモードプラズマにおける磁気島形成に伴う電流密度分布の時間発展が、モーション・スターク効果診断を用いてJT-60Uで初めて測定された。島が成長するにつれて、電流密度分布は島の径方向領域で平坦になり、有理面で中空構造が現れる。島が縮小すると、変形領域は狭くなり、島の消滅後には最終的に消滅する。一方、磁気流体力学的不安定性のない静穏なプラズマでは、変形は観測されない。テアリングモードに伴う電流密度分布の観測された変形は、島の径方向領域におけるブートストラップ電流の減少を仮定した時間依存輸送シミュレーションで再現された。測定結果と計算された定常解との比較は、島におけるブートストラップ電流の減少と回復が、電流密度および安全係数分布の時間的挙動を説明することを示している。実験的観測とシミュレーションから、ブートストラップ電流は島のO点内で減少するという結論に達する。