This paper presents the first fully 3-dimensional (3D) equilibrium reconstruction of a helical core in a tokamak device. Using a new parallel implementation of the Variational Moments Equilibrium Code (PARVMEC) coupled to V3FIT, 3D reconstructions can be performed at resolutions necessary to produce helical states in nominally axisymmetric tokamak equilibria. In a flux pumping experiment performed on DIII-D, an external n = 1 field was applied while a 3/2 neoclassical tearing mode was suppressed using ECCD. The externally applied field was rotated past a set of fixed diagnostics at a 20 Hz frequency. The modulation, observed to be strongest in the core SXR and MSE channels, indicates a localized rotating 3D structure locked in phase with the applied field. Signals from multiple time slices are converted to a virtual rotation of modeled diagnostics adding 3D signal information. Starting from an axisymmetric equilibrium reconstruction solution, the reconstructed broader current profile flattens the q-profile, resulting in an m = 1, n = 1 perturbation of the magnetic axis that is larger than the applied n = 1 deformation of the edge. Error propagation confirms that the displacement of the axis is much larger than the uncertainty in the axis position validating the helical equilibrium.
本論文は、トカマク装置におけるヘリカルコアの初の完全3次元（3D）平衡再構成を提示する。Variational Moments Equilibrium Code（PARVMEC）の新しい並列実装をV3FITと組み合わせて用いることで、名目上軸対称なトカマク平衡においてヘリカル状態を生成するために必要な分解能で3D再構成を実行できる。DIII-Dで実施されたフラックスポンピング実験では、外部n＝1磁場が印加されている間に、3/2新古典テアリングモードがECCDを用いて抑制された。外部印加磁場は、20 Hzの周波数で固定診断群を通過するように回転された。コアのSXRおよびMSEチャネルで最も強く観測されたこの変調は、印加磁場と位相ロックした局所的な回転3D構造を示している。複数の時間スライスからの信号を仮想的な診断回転に変換することで、3D信号情報が追加される。軸対称平衡再構成解から出発すると、再構成されたより広がった電流分布はqプロファイルを平坦化し、その結果、磁気軸のm＝1、n＝1摂動は、プラズマ端部における印加n＝1変形よりも大きくなる。誤差伝播解析により、磁気軸の変位は軸位置の不確かさよりもはるかに大きく、ヘリカル平衡の妥当性が確認される。