This paper presents recent progress in studies of neoclassical tearing modes (NTMs) on TCV, concerning the new physics learned and how this physics contributes to a better real-time (RT) control of NTMs. A simple technique that adds a small (sinusoidal) sweeping to the target electron cyclotron (EC) beam deposition location has proven effective both for the stabilization and prevention of NTMs. This relaxes the strict requirement on beam-mode alignment for NTM control, which is difficult to ensure in RT. In terms of the EC power for NTM stabilization, a control scheme making use of RT island width measurements has been tested on TCV. NTM seeding through sawtooth (ST) crashes or unstable current density profiles (triggerless NTMs) has been studied in detail. A new NTM prevention strategy utilizing only transient EC beams near the relevant rational surface has been developed and proven effective for preventing ST-seeded NTMs. With a comprehensive modified Rutherford equation (co-MRE) that considers the classical stability both at zero and finite island width, the prevention of triggerless NTMs with EC beams has been simulated for the first time. The prevention effects are found to result from the local effects of the EC beams (as opposed to global current profile changes), as observed in a group of TCV experiments scanning the deposition location of the preemptive EC beam. The co-MRE has also proven able to reproduce well the island width evolution in distinct plasma scenarios on TCV, ASDEX Upgrade and MAST, with very similar constant coefficients. The co-MRE has the potential to be applied in RT to provide valuable information, such as the EC power required for NTM control with RT-adapted coefficients, contributing to both NTM control and integrated control with a limited set of actuators.
本論文は、TCVにおける新古典テアリングモード（NTM）の研究の最近の進展について、新たに得られた物理的知見と、その知見がNTMのより優れたリアルタイム（RT）制御にどのように貢献するかを示すものである。標的電子サイクロトロン（EC）ビームの堆積位置に小さな（正弦波状の）スイープを加えるという簡便な手法が、NTMの安定化と防止の両方に有効であることが実証された。これにより、RTでは確保が困難なビームとモードの整列に関する厳しい要件が緩和される。NTMのECパワー制御に関しては、RT島幅計測を利用した制御スキームがTCVで試験された。NTMのシーディングについては、サソリ（ST）クラッシュまたは不安定な電流密度分布（トリガーレスNTM）によるものが詳細に研究された。関連する有理面近傍にのみ過渡的なECビームを照射する新しいNTM防止手法が開発され、STシードNTMの防止に有効であることが実証された。古典的および有限島幅での安定性を考慮した包括的修正ラザフォード方程式（co-MRE）を用いて、ECビームによるトリガーレスNTMの防止が初めてシミュレーションされた。防止効果は、ECビームの局所的効果（グローバルな電流分布変化ではなく）によるものであることが、TCVにおける堆積位置走査実験の観測結果から示された。co-MREはまた、TCV、ASDEX Upgrade、MASTの異なるプラズマシナリオにおける島幅発展を、非常に類似した定数係数を用いて良好に再現できることが実証された。co-MREは、RT適応係数を備えたNTM制御に必要なECパワーなど貴重な情報をRTで提供する可能性を有し、限られたアクチュエータセットによるNTM制御および統合制御の両方に貢献し得る。