Several important topics relating to MHD behaviour in JT-60U are presented. An extremely hollow current profile was found for the first time in JT-60U with a very small plasma current in the central region, which is called the current hole. Analyses of equilibrium and stability of the current hole discharge show that, as βp increases, the Pfirsh–Schlü;ter current increases, which reduces the poloidal field on the inboard side. It may cause the null point of the magnetic field. β limits due to ideal MHD instability in the current hole do not change very much compared to that of the weakly reversed shear plasma. In high β long pulse plasmas, it is important to suppress the resistive MHD instability, neo-classical tearing mode (NTM), induced by the lack of bootstrap current inside the magnetic island. Analyses of two typical JT-60U discharges with and without NTM show that the polarization current due to the plasma rotation is a plausible candidate to suppress the NTM though it is very sensitive to the value of mode rotation. To establish an advanced control of NTM, a real-time control system, which can identify the island by ECE measurement and control EC ray to the island by a steerable mirror, was prepared in JT-60U, and it successfully stabilized the NTM. Instability due to fast ions is an important subject for sustaining the fusion reaction. In JT-60U, slow frequency sweeping (slow-FS) modes and bursting MHD modes in the frequency range of the toroidicity-induced Alfvén eigenmodes (TAEs) are observed by injections of negatively-charged ion based neutral beam of ∼360 keV. Analyses by the HINST code show that the resonant TAE mode is a candidate of the slow-FS mode. A bursting mode was observed to change its frequency by 10–20 kHz in 1–5 ms (fast FS mode) and evolve explosively in ∼400 μs (abrupt large amplitude event). Analyses of the bursting mode show that the non-linear deformation of the energetic ion distribution may cause the repetition of bursting phenomena and the recovery of lost energetic ions.
JT-60UにおけるMHD挙動に関するいくつかの重要なトピックを提示する。JT-60Uにおいて、中心領域のプラズマ電流が非常に小さい、極めて中空な電流分布が初めて見出され、これは電流ホールと呼ばれる。電流ホール放電の平衡と安定性の解析により、βpが増加するにつれて、Pfirsch–Schlüter電流が増加し、これが内側のポロイダル磁場を減少させることが示される。これは磁場の零点を引き起こす可能性がある。電流ホールにおける理想MHD不安定性によるβ限界は、弱い負の磁気シアを有するプラズマのそれと比較して大きく変化しない。高β長時間パルスプラズマにおいては、磁気島内部のブートストラップ電流の欠如によって誘起される抵抗性MHD不安定性である新古典テアリングモード(NTM)を抑制することが重要である。NTMを伴う典型的なJT-60U放電と伴わない放電の2つの解析により、プラズマ回転による分極電流がNTMを抑制する有力な候補であることが示されるが、それはモード回転の値に非常に敏感である。NTMの先進的な制御を確立するために、ECE測定により島を同定し、ステアリングミラーによりECビームを島へ制御するリアルタイム制御システムがJT-60Uで準備され、NTMの安定化に成功した。高速イオンによる不安定性は、核融合反応を持続させるための重要な課題である。JT-60Uにおいて、トロイダルアルフヴェン固有モード(TAE)の周波数帯域における低速周波数掃引(slow-FS)モードとバースティングMHDモードが、約360keVの負イオン源中性粒子ビームの入射により観測された。HINSTコードによる解析により、共鳴TAEモードがslow-FSモードの候補であることが示される。バースティングモードは、1〜5msの間に周波数が10〜20kHz変化する(fast-FSモード)ことが観測され、約400μsで爆発的に発展する(急峻な大振幅事象)。バースティングモードの解析により、高エネルギーイオン分布の非線形変形が、バースティング現象の繰り返しと失われた高エネルギーイオンの回復を引き起こす可能性があることが示される。