Physics issues of a tokamak plasma with a hollow current profile produced by a large bootstrap current are discussed based on experiments in JT-60U. An internal transport barrier for both ions and electrons was obtained just inside the radius of zero magnetic shear in JT-60U. Analysis of the toroidal ITG microinstability by toroidal particle simulation shows that weak and negative shear reduces the toroidal coupling and suppresses the ITG mode. A hard beta limit was observed in JT-60U negative shear experiments. Ideal MHD mode analysis shows that the n = 1 pressure-driven kink mode is a plausible candidate. One of the methods to improve the beta limit against the kink mode is to widen the negative shear region, which can induce a broader pressure profile resulting in a higher beta limit. The TAE mode for the hollow current profile is less unstable than that for the monotonic current profile. The reason is that the continuum gaps near the zero shear region are not aligned when the radius of qmin is close to the region of high . Finally, a method for stable start-up for a plasma with a hollow current profile is described, and stable sustainment of a steady-state plasma with high bootstrap current is discussed.
大きなブートストラップ電流によって生成される中空電流分布を持つトカマクプラズマの物理について、JT-60Uにおける実験に基づいて議論する。イオンと電子の両方に対する内部輸送障壁が、JT-60Uにおいて磁気シアがゼロになる半径のすぐ内側で得られた。トロイダル粒子シミュレーションによるトロイダルITG微視的不安定性の解析は、弱いシアおよび負のシアがトロイダル結合を低減し、ITGモードを抑制することを示している。JT-60Uの負シア実験では、ハードベータ限界が観測された。理想MHDモード解析は、n = 1の圧力駆動キンクモードがその有力な候補であることを示している。キンクモードに対するベータ限界を改善する方法の一つは、負シア領域を広げることである。これにより、より広い圧力分布が誘起され、より高いベータ限界がもたらされる。中空電流分布に対するTAEモードは、単調電流分布に対するものよりも不安定性が小さい。その理由は、q_minの半径が高圧力勾配領域に近い場合、ゼロシア領域付近の連続スペクトルギャップが整列しないためである。最後に、中空電流分布を持つプラズマの安定な立ち上げ方法について述べ、高いブートストラップ電流を持つ定常プラズマの安定な維持について議論する。