Active stabilization of neoclassical tearing modes (NTMs) is critical for high beta plasma operation in the KSTAR tokamak. In recent device operation, an experiment was conducted to develop a m/n = 2/1 NTM stabilization in high normalized beta (βN) plasmas having βN > 3 by using electron cyclotron current drive (ECCD). The experiment is designed to first demonstrate the direct mode stabilization effect of the device EC system by varying the ECCD deposition location around the mode rational surface to prepare for future NTM stabilization in KSTAR using feedback schemes. In the experiment, the toroidal magnetic field strength, BT, is reduced to 1.5–1.6 T to create a highly localized ECCD profile on a large island width expected to produce a high stabilization effect. To align the ECCD with the mode, BT is varied between discharges by keeping the EC wave injection angles fixed to move the current deposition location across the q = 2 mode rational surface in ∼1 cm steps along the plasma midplane. The result shows a prompt reduction of the mode amplitude by ∼60% with a partial recovery of the loss of stored energy when the ECCD with 0.7 MW power is applied promptly after the mode onset at BT = 1.54 T. This abrupt reduction of the mode amplitude is significantly weaker or disappears in other discharges having slightly different BT in which the ECCD is deposited a few centimeters away. This result indicates a direct interaction between the driven EC current and the radially localized island structure first observed in the device. The EC ray-tracing analysis using the TORAY code shows that the applied EC-driven current aligns with the mode rational surface when the mode amplitude is observed to decrease. The stability of the observed 2/1 NTM is examined by constructing the modified Rutherford equation (MRE). The calculated EC power requirement for complete mode stabilization by assuming perfect alignment of ECCD on the mode is 0.8–1.7 MW by considering the uncertainties in the equation. This MRE-computed mode stability agrees with the experiment. The result projects that the present KSTAR EC system can stabilize the 2/1 NTM disrupting high βN plasmas, and provides the requirement of the mode-ECCD alignment for complete mode stabilization in future experiments in which an accurate alignment is planned to be made by feedback schemes being developed.
電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）を用いて、βN > 3を有する高規格化ベータ（βN）プラズマにおけるm/n = 2/1 NTM安定化を開発するための実験が実施された。この実験は、フィードバック方式を用いた将来のKSTARにおけるNTM安定化に備えるため、ECCDの堆積位置をモード有理面の周囲で変化させることにより、装置ECシステムの直接的なモード安定化効果をまず実証するように設計されている。実験では、高い安定化効果を生むと期待される大きな磁気島幅上に高度に局在したECCD分布を生成するために、トロイダル磁場強度BTを1.5–1.6 Tに低下させた。ECCDをモードに整合させるため、EC波の入射角を固定したままBTを放電間で変化させ、電流堆積位置をプラズマ中平面に沿って約1 cm刻みでq = 2モード有理面を横切って移動させた。その結果、BT = 1.54 Tにおいてモード発生直後に0.7 MWのECCDを印加すると、モード振幅が約60%即時的に減少し、蓄積エネルギーの損失が部分的に回復することが示された。このモード振幅の急激な減少は、ECCDが数センチメートル離れた場所に堆積される、BTがわずかに異なる他の放電では有意に弱まるか、または消失する。この結果は、本装置で初めて観測された、駆動EC電流と径方向に局在した磁気島構造との直接的な相互作用を示している。TORAYコードを用いたEC光線追跡解析により、モード振幅の減少が観測されたとき、印加されたEC駆動電流がモード有理面と整合することが示された。観測された2/1 NTMの安定性は、修正ラザフォード方程式（MRE）を構築することにより調べられた。モードへのECCDの完全な整合を仮定した完全なモード安定化に必要なECパワーは、方程式における不確かさを考慮すると0.8–1.7 MWと計算された。このMREにより計算されたモード安定性は実験と一致する。この結果は、現在のKSTAR ECシステムが高βNプラズマを破壊する2/1 NTMを安定化できることを示唆しており、現在開発中のフィードバック方式によって正確な整合が行われる予定の将来の実験において、完全なモード安定化のためのモード-ECCD整合の要件を提供するものである。