We aim to simulate the bootstrap current for a MAST-like spherical tokamak using two approaches for magnetic equilibria including externally caused 3D effects such as resonant magnetic perturbations (RMPs), the effect of toroidal ripple, and intrinsic 3D effects such as non-resonant internal kink modes. The first approach relies on known neoclassical coefficients in ideal MHD equilibria, using the Sauter (Sauter et al 1999 Phys. Plasmas6 2834) expression valid for all collisionalities in axisymmetry, and the second approach being the quasi-analytic Shaing–Callen (Shaing and Callen 1983 Phys. Fluids26 3315) model in the collisionless regime for 3D. Using the ideal free-boundary magnetohydrodynamic code VMEC, we compute the flux-surface averaged bootstrap current density, with the Sauter and Shaing–Callen expressions for 2D and 3D ideal MHD equilibria including an edge pressure barrier with the application of resonant magnetic perturbations, and equilibria possessing a saturated non-resonant 1/1 internal kink mode with a weak internal pressure barrier. We compare the applicability of the self-consistent iterative model on the 3D applications and discuss the limitations and advantages of each bootstrap current model for each type of equilibrium.
我々は、外部起因の3D効果（共鳴磁場摂動（RMP）、トロイダルリップルの影響）および内部起因の3D効果（非共鳴内部キンクモード）を含む磁気平衡に対する2つのアプローチを用いて、球状トカマク（MAST類似）のブートストラップ電流をシミュレーションすることを目的とする。第1のアプローチは、理想MHD平衡における既知の新古典係数に依存し、軸対称性における全衝突領域で有効なSauter（Sauter et al 1999 Phys. Plasmas6 2834）の式を用いる。第2のアプローチは、3Dにおける無衝突領域の準解析的Shaing–Callen（Shaing and Callen 1983 Phys. Fluids26 3315）モデルである。理想自由境界磁気流体力学コードVMECを用いて、周辺圧力障壁と共鳴磁場摂動の印加を含む2Dおよび3D理想MHD平衡、ならびに弱い内部圧力障壁を有する飽和した非共鳴1/1内部キンクモードを有する平衡に対して、磁気面平均ブートストラップ電流密度をSauterおよびShaing–Callenの式で計算する。我々は、3D応用に対する自己無撞着反復モデルの適用性を比較し、各平衡タイプに対する各ブートストラップ電流モデルの限界と利点を議論する。