One of the main operational aims of the MAST experiment (Darke et al 1994 Proc. 18th Symp. on Fusion Technology (Karlsruhe, Germany, 1994) p 799) and the proposed MAST upgrade is to investigate possible mechanisms to control the q-profile and drive off-axis current. Experiments were carried out to determine the extent to which the q-profile may be modified using two different approaches, transient and steady-state. Transient effects during the plasma current ramp-up phase were investigated with the aim of developing a start-up regime that can later be used as a target plasma for non-inductive current drive or to access advanced modes of operation such as the hybrid or improved H-mode. The most significant effect in this case was observed when early neutral beam injection (NBI) was applied to the fast current ramp-rate start-up plasmas causing reversed magnetic shear and the plasma current to 'pile-up' off-axis.In steady-state experiments, in which off-axis NBI was studied, results indicate that broadening the fast ion deposition profile by off-axis neutral beam (NB) injection helps to avoid harmful plasma instabilities and significantly extends the operational window of MAST. Long pulse (>0.65 s) H-mode plasmas were achieved with plasma duration limited only by present machine and NBI engineering limits. In order to match the experimentally observed neutron rate and stored energy a low level of anomalous fast ion diffuse ion (Db ∼ 0.5 m2 s−1) is required. The introduction of the fast ion diffusion broadens the neutral beam current drive profile and degrades the relative contribution of NB driven current from ∼40% to ∼30%. To obtain direct measurements of the current profile, a multi-chord motional stark effect diagnostic has been commissioned on MAST and is currently delivering first results in order to confirm the off-axis location of the NB driven current.
MAST実験（Darkeら 1994 Proc. 18th Symp. on Fusion Technology（カールスルーエ、ドイツ、1994年）p 799）および提案されているMASTアップグレードの主な運転目標の一つは、qプロファイルを制御し、オフアクシス電流駆動を行うための可能なメカニズムを調査することである。qプロファイルが過渡的および定常的という2つの異なるアプローチによってどの程度修正され得るかを決定するために実験が行われた。プラズマ電流立ち上げ段階における過渡的効果は、後に非誘導電流駆動のターゲットプラズマとして使用できる、またはハイブリッドモードや改善されたHモードなどの先進的な運転モードにアクセスできる立ち上げレジームを開発することを目的として調査された。この場合の最も顕著な効果は、高速電流立ち上げ速度の立ち上げプラズマに早期中性粒子ビーム入射（NBI）を適用したときに観測され、反転磁気シアとプラズマ電流のオフアクシスへの「パイルアップ」を引き起こした。オフアクシスNBIを研究した定常実験では、オフアクシス中性粒子ビーム入射による高速イオン堆積プロファイルの広がりが、有害なプラズマ不安定性を回避するのに役立ち、MASTの運転ウィンドウを大幅に拡張することが示された。パルス持続時間が0.65秒を超えるHモードプラズマが達成され、プラズマ持続時間は現在の装置およびNBIの工学的制限によってのみ制限された。実験で観測された中性子生成率と蓄積エネルギーを一致させるためには、低レベルの高速イオン異常拡散（Db〜0.5 m2 s−1）が必要である。高速イオン拡散の導入は、中性粒子ビーム電流駆動プロファイルを広げ、NB駆動電流の相対的寄与を約40%から約30%に低下させる。電流プロファイルの直接測定を得るために、多チャンネルモットシュタルク効果診断装置がMASTに設置され、NB駆動電流のオフアクシス位置を確認するための最初の結果を現在提供している。