In this study, the impact of a non-inductive current drive, such as electron cyclotron current drive, on three-dimensional (3D) magnetic islands in the high-β equilibrium of the Chinese First Quasi-axisymmetric Stellarator (CFQS) was investigated using the HINT code. In the case of a high-β equilibrium (volume-averaged plasma beta <β> ∼ 0.74% and bootstrap current Ibs∼ 24.5 kA), two m/n = 4/2 rational surfaces with large magnetic islands develop (Wang et al 2021 Nucl. Fusion61 036021). The islands can be effectively controlled using a constant or a Gaussian current density profile, depending on the direction and amplitude of the current. With a constant current density amounting to a total current of −6 kA, the rotational transform profile can be modified such that the m/n = 4/2 rational surface is eliminated and the island is suppressed. For the Gaussian current density profile, the magnetic island can also be suppressed using a smaller total current of ∼−2 kA to adjust the iota profile. These results suggest that in the CFQS stellarator, the external current drive might be an efficient approach for controlling 3D magnetic islands and consequently improving plasma confinement.
本研究では、中国初の準軸対称ステラレータ(CFQS)の高β平衡における三次元(3D)磁気島に対する非誘導電流駆動(電子サイクロトロン電流駆動など)の影響を、HINTコードを用いて調査した。高β平衡(体積平均プラズマベータ <β> ∼ 0.74%、ブートストラップ電流Ibs∼ 24.5 kA)の場合、大きな磁気島を伴う2つのm/n = 4/2有理面が発達する(Wang et al 2021 Nucl. Fusion61 036021)。磁気島は、電流の方向と振幅に応じて、一定またはガウス電流密度分布を用いて効果的に制御できる。合計電流が−6 kAとなる一定電流密度では、回転変換分布を変更してm/n = 4/2有理面を消去し、磁気島を抑制できる。ガウス電流密度分布の場合も、より小さい合計電流∼−2 kAを用いてイオタ分布を調整することにより、磁気島を抑制できる。これらの結果は、CFQSステラレータにおいて、外部電流駆動が3D磁気島の制御ひいてはプラズマ閉じ込め改善のための効率的な方法となり得ることを示唆している。