Neoclassical magnetic islands are observed to limit the achievable beta in COMPASS-D low collisionality single null divertor tokamak plasmas with ITER-like geometry (R0=0.56 m, B0=1.2 T, Ip=120-180 kA, k=1.6, epsilon =0.3). The limiting beta is typically well below that expected from ideal instabilities with maximum beta N in the range of 1.6 to 2.1. The plasma is heated with up to 1.8 MW of 60 GHz electron cyclotron resonance heating (ECRH) at the second harmonic with X mode polarization. The time history of the measured island width is compared with the predictions of neoclassical tearing mode theory, with good agreement between theory and experiment. The measured islands have a threshold width below which the mode will not grow. The density scaling of the point of onset of the measured instabilities is compared with two theories that predict a threshold island width for the onset of neoclassical tearing modes. Applied resonant helical error fields are used to induce islands in collisionality regimes wherein the neoclassical islands do not occur naturally, allowing the study of the behaviour of neoclassical tearing modes in this regime. The critical beta for the onset of neoclassical tearing modes is seen to be ~3 times higher in the naturally stable region. This observation is compared with the predictions of both threshold theories. A simple expression for the q scaling of the maximum achievable beta N in the presence of neoclassical tearing modes is derived on the basis of the assumption of a maximum allowable island width. The predicted q scaling of this beta limit is compared with data from a q scan, and the results are in good agreement
新古典磁気島は、ITER類似形状(R0=0.56 m、B0=1.2 T、Ip=120-180 kA、k=1.6、ε=0.3)を有するCOMPASS-D低衝突率シングルヌルダイバータトカマクプラズマにおいて、達成可能なベータ値を制限することが観測されている。制限ベータ値は通常、理想的不安定性から予想される値よりもかなり低く、最大ベータNは1.6から2.1の範囲である。プラズマは、Xモード偏波の第2高調波における最大1.8 MWの60 GHz電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)によって加熱される。測定された島幅の時間履歴を新古典テアリングモード理論の予測と比較したところ、理論と実験の間に良好な一致が見られた。測定された島は、モードが成長しない閾値幅を有する。測定された不安定性の発生点の密度スケーリングを、新古典テアリングモードの発生に対する閾値島幅を予測する2つの理論と比較した。印加された共鳴ヘリカル誤差磁場を用いて、新古典島が自然には発生しない衝突率領域において島を誘発し、この領域における新古典テアリングモードの挙動の研究を可能にした。新古典テアリングモード発生の臨界ベータは、自然に安定な領域では約3倍高いことが観測された。この観測結果を両方の閾値理論の予測と比較した。許容最大島幅の仮定に基づいて、新古典テアリングモードの存在下での最大達成可能ベータNのqスケーリングに関する簡単な式を導出した。このベータ限界の予測qスケーリングをqスキャンからのデータと比較したところ、結果は良好な一致を示した。