Recent studies have shown that the stabilization of neoclassical tearing modes (NTMs) by electron cyclotron current drive (ECCD) in ITER may be impeded when the injected electron cyclotron wave beam is broadened by plasma density fluctuations. This paper starts with the analysis of NTM stabilization by ECCD using the modified Rutherford equation (MRE). It is shown that with a wide wave deposition, the most effective approach for mode stabilization is to apply modulated ECCD early during the mode growth when the magnetic island is small, as expected. Numerical simulations based on reduced magnetohydrodynamic equations have been further carried out, and the results show the same trend as those obtained from the MRE. However, the perpendicular transport of fast electrons, taken into account in numerical simulations, is found to significantly degrade the mode stabilization by modulated ECCD. The modulated driven current required for mode stabilization is proportional to the square root of the perpendicular diffusivity of fast electrons and is increased by several times when the diffusivity reaches the anomalous transport level due to plasma turbulence. If the radial misalignment of the driven current from the resonant surface reaches ∼4% of the plasma minor radius, the mode stabilization can be degraded to a great extent, depending on the wave deposition width and the perpendicular diffusivity of fast electrons.
最近の研究により、ITERにおける電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）による新古典テアリングモード（NTM）の安定化は、入射電子サイクロトロン波ビームがプラズマ密度揺らぎによって広がると、妨げられる可能性があることが示されている。本論文はまず、修正ラザフォード方程式（MRE）を用いたECCDによるNTM安定化の解析から始める。波の堆積が広い場合、モード安定化の最も効果的な方法は、磁気島が小さいモード成長初期に変調ECCDを適用することであることが示される。さらに、簡約化された電磁流体力学方程式に基づく数値シミュレーションを実施し、その結果はMREから得られた傾向と一致することを示す。しかし、数値シミュレーションで考慮された高速電子の垂直輸送は、変調ECCDによるモード安定化を著しく劣化させることが見出された。モード安定化に必要な変調駆動電流は、高速電子の垂直拡散係数の平方根に比例し、その拡散係数がプラズマ乱流による異常輸送レベルに達すると、必要な電流は数倍に増加する。駆動電流の共鳴面からの半径方向のずれがプラズマ小半径の約4%に達すると、波の堆積幅と高速電子の垂直拡散係数に依存して、モード安定化は大幅に劣化し得る。