A new drift kinetic theory for the plasma response to the neoclassical tearing mode (NTM) magnetic perturbation is presented. Small magnetic islands of width, (a is the tokamak minor radius) are assumed, retaining the limit w ∼ ρbi (ρbi is the ion banana orbit width) to include finite orbit width effects. When collisions are small, the ions/electrons follow streamlines in phase space; for passing particles, these lie in surfaces that reproduce the magnetic island structure but have a radial shift by an amount, proportional to , where is the ion/electron poloidal Larmor radius. This shift is associated with the curvature and ∇B drifts and is found to be in opposite directions for , where is the component of velocity parallel to the magnetic field. The particle distribution function is then found to be flattened across these shifted or drift islands rather than the magnetic island. This results in the pressure gradient being sustained across the magnetic island for and hence reduces the neoclassical drive for NTMs when w is small. This provides a physics basis for the NTM threshold, which is quantified. In Imada et al (2019 Nucl. Fusion59 046016, and references therein), a 4D drift kinetic non-linear code has been applied to describe these modes. In the present paper, the drift island formalism is employed. Valid at low collisionality, it allows a dimensionality reduction to a 3D problem, simplifying the numerical task and efficiently resolving the collisional boundary layer across the trapped-passing boundary. An improved model is adopted for the magnetic drift frequency. This decreases the NTM threshold, compared to the results shown in Imada et al (2019 Nucl. Fusion59 046016, and references therein), making it in quantitative agreement with experimental observations, with , where wc is the threshold magnetic island half-width, or 2.85ρbi for the full threshold island width, predicted for our equilibrium.
新古典テアリングモード（NTM）の磁気摂動に対するプラズマ応答の新しいドリフト運動論的理論を提示する。幅が（aはトカマクの小半径）の小さな磁気島を仮定し、極限w ∼ ρbi（ρbiはイオンバナナ軌道半径）を保持して有限軌道幅効果を含める。衝突が少ない場合、イオン/電子は位相空間の流線に従う。通過粒子については、これらの流線は磁気島構造を再現するが、に比例する動径方向のシフトを伴う。ここで、はイオン/電子のポロイダルラーモア半径である。このシフトは曲率ドリフトおよび∇Bドリフトに関連し、に対しては逆方向であることが見出される。ここで、は磁場に平行な速度成分である。粒子分布関数は、磁気島そのものではなく、これらのシフトした（ドリフトした）島にわたって平坦化されることが見出される。この結果、に対して圧力勾配が磁気島全体にわたって維持され、wが小さい場合にNTMの新古典駆動項が低減される。これによりNTMの閾値の物理的根拠が与えられ、その閾値が定量化される。Imadaら（2019 Nucl. Fusion 59 046016およびその参考文献）では、4次元ドリフト運動論的非線形コードがこれらのモードの記述に適用された。本論文では、ドリフト島形式が採用される。低衝突度で有効であり、これにより3次元問題への次元低減が可能となり、数値計算の負荷が軽減され、通過-捕捉境界を横切る衝突境界層を効率的に分解できる。磁気ドリフト周波数に対して改良モデルが採用される。これにより、Imadaら（2019 Nucl. Fusion 59 046016およびその参考文献）に示された結果と比較してNTM閾値が低下し、実験的観測と定量的に一致する。ここで、wcは我々の平衡状態に対して予測された磁気島の閾値半幅、すなわち全幅で2.85ρbiに相当する。