The physics of neoclassical tearing modes (NTMs) is of great concern to tokamak plasma stability and performance, especially in the burning plasma regime. Whereas in many situations the seed events can be clearly identified, such as sawteeth and edge localized modes, the potential seeding mechanism of NTMs due to the resistive tearing instability driven by the impurity radiation cooling still needs more study. Recent NIMROD simulations have demonstrated that local impurity radiation cooling can drive the seed island growth and trigger the subsequent onset of NTM instability. The seed island is mainly driven by the local helical perturbation of the diamagnetic current induced by the perturbed pressure gradient as a result of the impurity radiative cooling on the rational surface. A heuristic closure for the neoclassical viscosity is adopted, and the seed island is further driven by the perturbed bootstrap current induced from the neoclassical electron viscous stress in the extended Ohm's law. The growth rate of the NTM in simulations is found proportional to the electron neoclassical viscosity, and a theoretical neoclassical driving term is adopted to account for the nonlinear neoclassical island growth in the simulations.
新古典ティアリングモード(NTM)の物理は、トカマクプラズマの安定性と性能、特に燃焼プラズマ領域において非常に重要である。多くの状況では、鋸歯状振動や周辺局在モードなどのシード事象を明確に特定できるが、不純物放射冷却によって駆動される抵抗性ティアリング不安定性によるNTMの潜在的なシード機構は、依然としてさらなる研究が必要である。最近のNIMRODシミュレーションにより、局所的な不純物放射冷却がシード島の成長を駆動し、その後のNTM不安定性の発生を引き起こし得ることが実証された。シード島は主に、有理面上での不純物放射冷却の結果として生じる摂動圧力勾配によって誘起される反磁性電流の局所的なヘリカル摂動によって駆動される。新古典粘性に対する発見的な閉包関係が採用され、シード島はさらに、拡張オームの法則における新古典電子粘性応力から誘起される摂動ブートストラップ電流によって駆動される。シミュレーションにおけるNTMの成長率は電子新古典粘性に比例することが見いだされ、シミュレーションにおける非線形新古典島成長を説明するために理論的な新古典駆動項が採用された。