It is well known that fusion plasma operations can be limited in standard scenarios at high β by resistive instabilities, called neoclassical tearing modes (NTMs), which degrade the plasma confinement leading to a loss of plasma energy, and in some cases to disruption. The avoidance of their onset is a very important issue that has been largely investigated in many tokamaks. In particular, it has been shown that these modes, shaped as magnetic islands, can be triggered by finite seed perturbations associated with long sawtooth crashes. The control of the sawtooth periods is then a key step in the physics of plasma confinement in fusion devices: the shortening of these periods can reduce any triggered large seed island below the NTMs' growth threshold allowing maximum β values and high plasma performances to be achieved. A powerful tool for sawtooth control is the use of high localized electron cyclotron heating (ECH) and current drive (ECCD), capable of modifying the plasma current density and effecting the sawtooth period. Modulated ECH and ECCD have been used as triggers of sawtooth crashes to test conditions for an a priori constant sawtooth period. In the FTU high magnetic field compact tokamak (R0 = 0.93 m, a = 0.3 m, B0 = 4–8 T) similar experiments have been performed with an ECRH system of four gyrotrons operating at 140 GHz and delivering 0.5 MW each. Repetitive pulses of EC power from 1 to 2 gyrotrons up to 0.8 MW for 500 ms have been used to investigate the sensitivity of sawtooth periods during long and short EC switching on and off phases in view of a real time EC control system soon to be working in FTU. A new type of locking of the sawtooth periods to the EC modulation has been observed for deposition inside the q = 1 radius for EC on phase smaller than the ohmic period. In this paper, sawtooth period shortening and locking by ECH and co-ECCD inside the q = 1 radius is investigated and reproduced by numeric simulations.
標準的なシナリオにおいて、高βでの核融合プラズマ運転は、新古典テアリングモード（NTM）と呼ばれる抵抗性不安定性によって制限され得ることはよく知られている。これらの不安定性はプラズマ閉じ込めを劣化させ、プラズマエネルギーの損失、場合によってはディスラプションを引き起こす。それらの発生の回避は非常に重要な課題であり、多くのトカマクで広く調査されてきた。特に、磁気島として形成されるこれらのモードは、長い鋸歯状波クラッシュに伴う有限の種摂動によって引き起こされ得ることが示されている。したがって、鋸歯状波周期の制御は核融合装置におけるプラズマ閉じ込めの物理において重要なステップである。これらの周期の短縮は、誘発された大きな種島をNTMの成長閾値以下に減少させることができ、最大のβ値と高いプラズマ性能を達成することを可能にする。鋸歯状波制御のための強力なツールは、高局所電子サイクロトロン加熱（ECH）および電流駆動（ECCD）の使用であり、これらはプラズマ電流密度を変更し、鋸歯状波周期に影響を与えることができる。変調されたECHおよびECCDは、先験的に一定の鋸歯状波周期の条件を試験するために、鋸歯状波クラッシュのトリガーとして使用されてきた。FTU高磁場コンパクトトカマク（R0 = 0.93 m、a = 0.3 m、B0 = 4–8 T）では、140 GHzで動作し、それぞれ0.5 MWを供給する4つのジャイロトロンからなるECRHシステムを用いて同様の実験が行われてきた。1〜2台のジャイロトロンから最大0.8 MW、500 msのECパワーの繰り返しパルスが、間もなくFTUで稼働する予定のリアルタイムEC制御システムを見据えて、長いおよび短いECオン/オフ切り替え位相における鋸歯状波周期の感度を調査するために使用されてきた。ECオン位相がオーミック周期より小さい場合のq = 1半径内への堆積に対して、鋸歯状波周期のEC変調への新しいタイプのロッキングが観測された。本論文では、q = 1半径内でのECHおよびco-ECCDによる鋸歯状波周期の短縮とロッキングが調査され、数値シミュレーションによって再現される。