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Density limit in discharges with high internal inductance on JT-60U

JT-60Uにおける高い内部インダクタンスを持つプラズマの密度限界

山田 弘司*; 竹永 秀信; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 滝塚 知典; 鎌田 裕; 朝倉 伸幸; 津田 孝; 武智 学; 松永 剛; 坂本 隆一*; 三浦 幸俊

Yamada, Hiroshi*; Takenaga, Hidenobu; Suzuki, Takahiro; Fujita, Takaaki; Takizuka, Tomonori; Kamada, Yutaka; Asakura, Nobuyuki; Tsuda, Takashi; Takechi, Manabu; Matsunaga, Go; Sakamoto, Ryuichi*; Miura, Yukitoshi

プラズマ電流のランプダウンにより、周辺部の磁気シアの指標である内部インダクタンス(${it l$_{rm i}$}$を2.8まで高めたJT-60UのLモードプラズマにおいて、グリーンワルド限界を1.7倍超える高密度を実現した。同プラズマでは、グリーンワルド限界を超える高い密度でもLモード閉じ込め比例則より1.5倍高い閉じ込め性能を維持しており、周辺温度も高く維持されている。これまでの研究で、高${it l$_{rm i}$}$放電は高い閉じ込め性能が得られることが示されていたが、本研究ではそれに加えて高い周辺温度と関連して密度限界に対しても高${it l$_{rm i}$}$放電は裕度が大きいことを明らかにした。ダイバータ領域のD$$alpha$$発光強度の急激な減少で特徴づけられる非接触現象が起こる密度も高${it l$_{rm i}$}$放電では高い。以上の結果から、高${it l$_{rm i}$}$放電では周辺部の熱及び粒子輸送が改善し、密度限界が緩和したことを示唆した。このような高${it l$_{rm i}$}$放電は通常のトカマク運転領域からは外れているものの、周辺部の磁気シアが密度限界の物理機構を明らかにするための重要な鍵になっていることを示している。

High densities exceeding the Greenwald limit by a factor of 1.7 have been obtained in discharges with high internal inductances of ${it l$_{rm i}$}$ as high as 2.8 in JT-60U L-mode plasmas. The internal inductance, which is an index of the edge magnetic shear, is controlled by ramping down the plasma current. In addition to the extension of the operational regime, confinement performance remains as good as an H89PL factor of 1.5 even above the Greenwald limit. While the earlier work of a high ${it l$_{rm i}$}$ study has indicated that core confinement improvement, the additional improvement of the tolerance against the high density is turned out to be correlated with high edge temperature. The normalized density when the detachment characterized by the decrease in a D$$_alpha$$ signal at the divertor occurs is even higher in the case with no disruption than the case with a disruption. These comparisons have indicated that the improvement in thermal and particle transport does exist in the periphery and the edge in the high ${it l$_{rm i}$}$ plasmas, and mitigation of the density limit is observed coincidently. Although the high ${it l$_{rm i}$}$ discharge studied here lies outside of the usual parameter space for a steady-state operation of tokamak, demonstration of a stable discharge with good confinement beyond the Greenwald limit suggest the magnetic shear at the edge is one key parameter to uncover physical element of the operational density limit.

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パーセンタイル:3.86

分野:Physics, Fluids & Plasmas

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