Characteristics of internal transport barrier under reactor relevant condition in JT-60U weak shear plasmas

JT-60U弱磁気シアプラズマにおける炉心条件下での内部輸送障壁の特性

竹永 秀信; 大山 直幸; 浦野 創; 坂本 宜照; 神谷 健作; 三代 康彦; 西山 友和; 笹島 唯之; 正木 圭; 神永 敦嗣; 市毛 尚志; Bucalossi, J.*; Marty, V.*; 井手 俊介; 小出 芳彦; 鎌田 裕; JT-60チーム

Takenaga, Hidenobu; Oyama, Naoyuki; Urano, Hajime; Sakamoto, Yoshiteru; Kamiya, Kensaku; Miyo, Yasuhiko; Nishiyama, Tomokazu; Sasajima, Tadayuki; Masaki, Kei; Kaminaga, Atsushi; Ichige, Hisashi; Bucalossi, J.*; Marty, V.*; Ide, Shunsuke; Koide, Yoshihiko; Kamada, Yutaka; JT-60 Team

JT-60Uの弱磁気シアプラズマにおいて炉心条件である周辺粒子供給と電子加熱条件下での内部輸送障壁(ITB)特性を調べた。高磁場側ペレット又は超音速分子ビーム(SMBI)による周辺粒子供給により、高密度領域において高閉じ込め状態を維持することに成功した。周辺粒子供給でも中心のイオン温度は減少しており、減少幅はITB内側で増加している。SMBIの場合、このITB内側でのイオン温度減少幅の増加は、パワーバランス解析から評価したイオンの熱拡散係数を用いて計算した冷熱パルスの伝搬で説明可能であった。入射周波数や侵入長を最適化することにより、減少したイオン温度が回復し高いペデスタル圧力と強いITBが維持されている。イオン温度ITBの劣化は、電子温度分布の硬直性が強い場合に電子サイクロトロン加熱時にも観測されている。この時、イオンの熱拡散係数は電子の熱拡散係数とともに増加しており、イオンと電子の熱輸送の関連を示している。一方、電子温度分布の硬直性が弱い場合には、イオン温度ITBは変化しないか、もしくはさらに成長することが観測された。密度揺動レベルの変化は小さいが、イオン温度ITBが劣化する場合は密度揺動の径方向相関長が長く、変化しない場合は短くなっていることが観測された。このことは、密度揺動の変化を通してITBの特性が変化していることを示唆している。

Characteristics of internal transport barrier (ITB) have been investigated under reactor relevant condition with edge fuelling and electron heating in JT-60U weak shear plasmas. High confinement was sustained at high density with edge fuelling by shallow pellet injection or supersonic molecular beam injection (SMBI). The ion temperature () in the central region decreased even with edge fuelling. The decrease with edge fuelling was larger inside the ITB than that outside the ITB, which can be described by cold pulse propagation using the ion thermal diffusivity () estimated from power balance analysis in the SMBI case. By optimizing the injection frequency and the penetration depth, the decreased was recovered and good ITB was sustained with enhanced pedestal pressure. The -ITB also degraded significantly when stiffness feature was strong in the electron temperature () profile against electron cyclotron heating (ECH). The value of in the ITB region increased with the electron thermal diffusivity (), indicating existence of clear relation between ion and electron thermal transport. On the other hand, -ITB unchanged or even grew, when stiffness feature was weak in the profile. Density fluctuation level seemed to be unchanged during ECH, however, correlation length became longer in the -ITB degradation case and shorter in the -ITB unchanging case.