The radial profile of the Pfirsch–Schlüter current has been measured directly for the first time in a tokamak using motional Stark effect (MSE) polarimetry. The MSE diagnostic measures the vertical component of the magnetic field (Bz) as a function of the plasma major radius. The analysis technique presented here converts the experimental Bz profile into a flux-surface-average current density as well as a local current density. Taking the appropriate difference between these two quantities yields a direct measurement of the Pfirsch–Schlüter current density, and consequently a MSE-based measurement of the plasma pressure profile. The bootstrap current density can also be directly determined from the Bz profile (with greater approximation) in the collisionless limit. An equilibrium reconstruction is not required for this MSE analysis technique, although a few basic geometric parameters such as the plasma minor radius, elongation and triangularity need to be known. The usefulness of this approach for analysing the current profile is demonstrated using discharges from the DIII-D tokamak.
ピルシュ・シュリューター電流の動径分布は、運動シュタルク効果(MSE)偏光測定を用いて、トカマクにおいて初めて直接測定された。MSE診断は、プラズマ主半径の関数として磁場の鉛直成分(Bz)を測定する。ここで提示される解析手法は、実験で得られたBz分布を、磁気面平均電流密度および局所電流密度に変換する。これら二つの量の適切な差を取ることにより、ピルシュ・シュリューター電流密度の直接測定が得られ、結果として、プラズマ圧力分布のMSEに基づく測定が得られる。ブートストラップ電流密度も、無衝突極限において、Bz分布から(より大きな近似を伴うが)直接決定することができる。このMSE解析手法には平衡再構成は必要とされないが、プラズマ小半径、伸長度、三角形度などのいくつかの基本的な幾何学的パラメータは既知である必要がある。この手法の電流分布解析における有用性は、DIII-Dトカマクの放電を用いて実証される。