Static resonant magnetic perturbations (RMPs) generated by saddle coil current have been applied in J-TEXT tokamak experiments in order to study their effects on tearing mode instabilities. With increasing RMP amplitude in time during the discharge, the mode stabilization is first observed, but a large locked mode follows if the RMP amplitude is increased to a very large value, indicating that the RMP amplitude is important in determining the plasma response and the tearing mode behaviour. By careful adjustment of the RMP amplitude, the (partial) stabilization of the m/n = 2/1 tearing mode by RMPs of moderate amplitude has been achieved without causing mode locking (m and n are the poloidal and toroidal mode numbers). To compare with experimental results, nonlinear numerical modelling based on reduced MHD equations has been carried out. With experimental parameters as input, both the mode locking and mode stabilization by RMPs are also obtained from numerical modelling. Further calculations have been carried out to study the plasma parameters affecting the mode stabilization by RMPs, including the plasma rotation frequency, viscosity, Alfvén velocity and the RMP amplitude. It is found that the suppression of the tearing mode by RMPs of moderate amplitude is possible for a sufficiently high ratio of plasma rotation velocity to the Alfvén speed. A larger plasma viscosity enhances the mode stabilization.
J-TEXTトカマク実験において、サドルコイル電流によって生成される静的重共振磁場摂動(RMP)がテアリングモード不安定性に及ぼす影響を研究するために適用された。放電中にRMP振幅を時間とともに増加させると、まずモード安定化が観測されるが、RMP振幅を非常に大きな値まで増加させると、大きなロックモードが発生する。これは、RMP振幅がプラズマ応答とテアリングモードの挙動を決定する上で重要であることを示している。RMP振幅を注意深く調整することにより、モードロッキングを引き起こすことなく、中程度の振幅のRMPによるm/n = 2/1テアリングモードの(部分的な)安定化が達成された(mおよびnはポロイダルおよびトロイダルモード数)。実験結果と比較するために、簡約MHD方程式に基づく非線形数値モデリングが実施された。実験パラメータを入力として、RMPによるモードロッキングとモード安定化の両方が数値モデリングからも得られた。さらに、RMPによるモード安定化に影響を与えるプラズマパラメータを研究するための追加計算が実施された。これには、プラズマ回転周波数、粘性、アルヴェン速度、およびRMP振幅が含まれる。プラズマ回転速度とアルヴェン速度の比が十分に高い場合、中程度の振幅のRMPによるテアリングモードの抑制が可能であることが見出された。より大きなプラズマ粘性はモード安定化を強化する。