In the theoretical description of the neoclassical tearing mode the bootstrap current is assumed to completely vanish inside the magnetic island if finite perpendicular transport can be neglected. In this paper, the effects due to both the finite-orbit width of the trapped ions and their toroidal precession (not included in the standard analytic theory) on the island current are investigated. The evolution of the ion distribution function in toroidal geometry in the presence of a perturbed magnetic equilibrium is computed numerically employing the δf method, collisions being implemented by means of a Monte Carlo procedure. It is shown that a significant fraction of the (ion) bootstrap current survives inside the island when the ion banana width wb approaches the island width W, and no loss is observed for wb/W⩾1. This effect is reduced when the collision time becomes longer than the toroidal drift time. The value of the current is found to be inconsistent with the local gradients in the island region. The finite-banana-width effect leads to a linear scaling of the value of the poloidal β at the mode onset with the normalized ion poloidal gyroradius ρ*p, in agreement with the experimental results of ASDEX Upgrade.
新古典テアリングモードの理論的記述において、有限垂直輸送が無視できる場合、ブートストラップ電流は磁気島内部で完全に消失すると仮定される。本論文では、捕捉イオンの有限軌道幅とそのトロイダル歳差運動（標準的な解析理論には含まれていない）の両方が島電流に及ぼす効果を調査する。摂動された磁気平衡の存在下でのトロイダル幾何学におけるイオン分布関数の時間発展を、モンテカルロ法による衝突項を実装したδf法を用いて数値的に計算する。イオンのバナナ幅w_bが島幅Wに近づくとき、ブートストラップ電流の有意な割合が島内部に残存し、w_b/W≧1では損失は観測されないことが示される。この効果は、衝突時間がトロイダル歳差運動時間より長くなると減少する。電流値は島領域の局所勾配と矛盾することが見出される。有限軌道幅効果は、モード発生時のポロイダルβ値の、規格化されたイオンポロイダルジャイロ半径ρ*_pに対する線形スケーリングをもたらし、これはASDEX Upgradeの実験結果と一致する。