Investigations of impurity seeding and radiation control for long-pulse and high-density H-mode plasmas in JT-60U

JT-60Uにおける長時間高密度Hモードプラズマへの不純物入射と放射損失制御研究

朝倉 伸幸; 仲野 友英; 大山 直幸; 坂本 宜照; 松永 剛; 伊丹 潔

Asakura, Nobuyuki; Nakano, Tomohide; Oyama, Naoyuki; Sakamoto, Yoshiteru; Matsunaga, Go; Itami, Kiyoshi

高閉じ込めプラズマにおけるELM及び定常的な熱負荷の低減は、核融合炉に要求される重要課題であり、不純物入射による放射損失増加によりダイバータへの熱流やELMエネルギー損失を低減する提案はITERなどでも進められている。JT-60Uでは不純物入射を帰還制御することにより高放射損失(全入射パワーの70以上)の高閉じ込め性能Hモードプラズマ(HHファクターが0.8以上)を長時間(818秒)維持する実験を行い、粒子飽和(ガス放出)が発生した際にも非接触ダイバータプラズマを維持できることなど、新たな結果を得た。Ar入射放電では主プラズマ周辺部での放射損失パワーを入射パワーの35以上に制御することでELMはType-IからType-IIIとなりバースト的に排出されるエネルギーを大きく低減できることを明らかにした。さらに閉じ込め性能のよいプラズマ放電を得るため内部輸送障壁が発生したHモード放電にAr入射に加えNe入射を行い、特にダイバータでの放射損失も増加させ全放射損失が入射パワーの86まで高閉じ込めを維持できることを示した。

Impurity gas seeding is one of techniques to decrease peak heat flux to the divertor both in steady-state and transient phases. Power handling by large radiation power loss has been studied in the ELMy H-mode plasmas on JT-60U with argon (Ar) gas seeding since good confinement ( 0.85) was obtained up to high density (/ = 0.8-0.9, is the Greenwald density). On the other hand, it was not clearly understood to sustain the good confinement plasma with the large radiation power under the wall saturated condition where particle recycling flux changes during the long discharge. In this paper, control of the large radiation in the good energy confinement plasma was, for the first time, investigated. Total radiation fraction of / = 0.7-0.95 was maintained for the cases of Ar gas puffing and combination of Ar and Ne puffing. Control of radiation power in the main plasma has been investigated using feedback control of gas puff rate during outgasing condition from the PFCs.