The radio frequency current condensation effect reported in Reiman and Fisch (2018 Phys. Rev. Lett.121 225001) is modeled in the nonlinear resistive magnetohydrodynamic code. A series of numerical investigations have been performed to investigate the enhancement of electron cyclotron current drive (ECCD) by the current condensation effect during the control of neoclassical tearing mode (NTM) in tokamak plasmas. In the numerical model, both the parallel transport and the perpendicular transport of electron temperature are considered. The EC driven current and driven perturbed electron temperature can nonlinearly evolve within the given magnetic configuration and eventually reach saturation states. The input power threshold of ECCD and the fold bifurcation phenomenon are numerically verified via nonlinear simulations. The numerical results show good agreements with the analytical results. Moreover, spatial distributions of EC current for the two solutions at different condensed level are displayed. The control effectiveness of ECCD for large NTM islands has been evaluated while considering the current condensation effect. While taking into account current condensation effect, for a sufficiently large input power, a larger island can be more effectively stabilized than a smaller one, which suggests a reassessment of the previous idea that the ECCD should always be turned on as early as possible. The potential physics mechanism behind the ECCD control have all been discussed in detail. Furthermore, the condensation effect is found to have favorable effects on the radial misalignment of ECCD. In the consideration of the situation for extremely localized control needs, a highly peaked heating profile is adopted to verify that the fold bifurcation phenomenon still exists and the current condensation effect can still take effect in this extreme condition.
Reiman and Fisch (2018 Phys. Rev. Lett.121 225001) によって報告された高周波電流凝縮効果を、非線形抵抗性磁気流体力学コードにモデル化した。トカマクプラズマにおける新古典テアリングモード（NTM）の制御中に、電流凝縮効果による電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）の増強を調べるために、一連の数値調査を実施した。数値モデルでは、電子温度の平行輸送と垂直輸送の両方を考慮する。EC駆動電流と駆動された摂動電子温度は、与えられた磁気配位内で非線形に発展し、最終的に飽和状態に達する。ECCDの入力パワー閾値とフォールド分岐現象を、非線形シミュレーションにより数値的に検証した。数値結果は解析結果と良好な一致を示す。さらに、異なる凝縮レベルにおける2つの解に対するEC電流の空間分布を示す。電流凝縮効果を考慮した上で、大きなNT M島に対するECCDの制御有効性を評値した。電流凝縮効果を考慮すると、十分に大きな入力パワーに対し、より大きな島はより小さな島よりも効果的に安定化でき、ECCDは常にできるだけ早くオンにすべきであるという従来の考方の再評値が示唆される。ECCD制御の背後にある潜在的な物理メカニズムはすべて詳細に議論した。さらに、凝縮効果はECCDの径方向のミスアラインメントに対して有利な効果を持つことが見出された。極めて局所的な制御が必要な状況を考慮して、高度にピーク化された加熱プロファイルを採用し、フォールド分岐現象が依然として存在し、電流凝縮効果がこの極端な条件でも依然として効果を発揮することを検証した。