A nonlinear 4-dimensional drift island theory derived in (Imada et al 2019 Nucl. Fusion59 046016 and references therein) provides qualitative predictions of the plasma response to a stationary neoclassical tearing mode (NTM) magnetic island in a low beta, large aspect ratio tokamak plasma. (Dudkovskaia et al 2021 Plasma Phys. Control. Fusion63 054001) refines a model for the magnetic drift frequency and exploits the limit of rare collisions, reducing this theory to 3-dimensional and thus providing a more accurate treatment of the trapped-passing boundary layer. The drift island theory is further improved in (Dudkovskaia et al 2023 Nucl. Fusion63 016020) by introducing plasma shaping and finite beta effects. In the present paper, an improved model is adopted to resolve the drift island separatrix boundary layer, allowing one to investigate the polarisation current contribution that exists around the magnetic island separatrix, including in the presence of the background electric field. In particular, different magnetic topologies from both sides of the separatrix generate a radial discontinuity in the distribution function gradient there, when collisions are neglected. Allowing for collisional dissipation in the leading order distribution function around the separatrix resolves this discontinuity, smoothing the density distribution. The overall effect of the polarisation current on the NTM threshold is then combined from the outer contributions that exist outside the layer, as well as the separatrix layer piece, and self-consistently accounts for the electrostatic potential reconstructed from plasma quasi-neutrality. The corresponding NTM threshold is quantified and compared with previous predictions of (Dudkovskaia et al 2021 Plasma Phys. Control. Fusion63 054001, Dudkovskaia et al 2023 Nucl. Fusion63 016020).
(Imada et al 2019 Nucl. Fusion59 046016 and references therein) で導出された非線形4次元ドリフトアイランド理論は、低ベータ、大アスペクト比トカマクプラズマ中の定常新古典ティアリングモード(NTM)磁気島に対するプラズマ応答の定性的予測を与える。(Dudkovskaia et al 2021 Plasma Phys. Control. Fusion63 054001) は、磁気ドリフト周波数のモデルを改良し、稀な衝突の極限を利用してこの理論を3次元に縮約し、それによって捕捉-通過境界層のより正確な取り扱いを提供する。ドリフトアイランド理論は、(Dudkovskaia et al 2023 Nucl. Fusion63 016020) において、プラズマ形状と有限ベータ効果を導入することによってさらに改良されている。本論文では、ドリフトアイランドのセパラトリックス境界層を分解するために改良モデルを採用し、背景電場の存在下を含め、磁気島セパラトリックス周囲に存在する分極電流の寄与を調査することを可能にする。特に、セパラトリックスの両側における異なる磁気トポロジーは、衝突が無視される場合、そこでの分布関数勾配に径方向の不連続性を生じさせる。セパラトリックス周辺の最低次分布関数における衝突散逸を許容することで、この不連続性が解消され、密度分布が平滑化される。NTM閾値に対する分極電流の全体的な効果は、層の外側に存在する外部寄与とセパラトリックス層部分とから組み合わされ、プラズマ準中性から再構成された静電ポテンシャルを自己無撞着に考慮する。対応するNTM閾値が定量化され、(Dudkovskaia et al 2021 Plasma Phys. Control. Fusion63 054001, Dudkovskaia et al 2023 Nucl. Fusion63 016020) の以前の予測と比較される。