In the resistive-shell tokamak, JIPP T-II , a control of the current density profile has been attempted by programming both gas puffing and plasma current waveform. A stable high-density plasma has been obtained with the following parameters: the maximum line-average electron density is e = 8.5 × 1013cm−3, the minimum q(a)-value is 2.2, and the relative amplitude of the m/n = 2/l mode is suppressed to an extent less than 10−3. A derivation of the current density profile by solving the magnetic-diffusion equation on the basis of the experimental data shows that the current density profile favourable to the stability of low-m kink and tearing modes is realized by combining the effects of cooling through an increase in density and of heating by a current rise in the outer plasma region. The results of kink and tearing modes analysis agree well with the experimental observations. The criterion that the current density profile is successfully controlled by this method is derived as a function of the ratio of plasma current to electron density in the current-rise phase, i.e. 20 × 10−13 ⪅ Ip/e ⪅ 30 × 10−13 kA·cm3. The major disruption due to the density increase is completely suppressed by the method proposed in this paper. The major disruption due to a reduction of q(a) to less than 2.2 has, however, not yet been suppressed. In future, the current density profile should be maintained more precisely at its optimum shape by using a feedback-control technique and a control of the plasma boundary with titanium gettering, etc.
抵抗性シェル型トカマクJIPP T-IIにおいて、ガスパフとプラズマ電流波形の両方をプログラムすることにより、電流密度分布の制御を試みた。安定な高密度プラズマが以下のパラメータで得られた:最大線平均電子密度はe = 8.5 × 10¹³cm⁻³、最小q(a)値は2.2、m/n = 2/1モードの相対振幅は10⁻³未満に抑制された。実験データに基づいて磁気拡散方程式を解くことにより電流密度分布を導出したところ、低次のキンクおよびテアリングモードの安定性に有利な電流密度分布が、プラズマ周辺部における密度増加による冷却と電流上昇による加熱の効果を組み合わせることによって実現されることが示された。キンクおよびテアリングモード解析の結果は実験観測とよく一致した。本手法により電流密度分布の制御が成功する条件は、電流上昇位相におけるプラズマ電流と電子密度の比の関数として、すなわち20 × 10⁻¹³ ⪅ Ip/e ⪅ 30 × 10⁻¹³ kA·cm³として導出された。密度増加による主破壊は、本論文で提案する手法により完全に抑制された。しかしながら、q(a)が2.2未満に減少することによる主破壊は未だ抑制されていない。今後は、フィードバック制御技術やチタンゲッタリングによるプラズマ境界の制御などを用いて、電流密度分布をより精密に最適形状に維持する必要がある。