The Characteristics of the internal transport barrier under reactor relevant conditions 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; 朝倉 伸幸; 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; Asakura, Nobuyuki; 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において弱磁気シアプラズマの内部輸送障壁(ITB)特性を、周辺粒子供給・電子加熱といった炉心条件下で調べた。最初に、高磁場側ペレット又は超音速分子ビーム(SMBI)のITB特性への影響を調べた。ペレットやSMBIによる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が維持された。その結果、周辺粒子供給でも、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。次に、電子サイクロトロン加熱による電子加熱時のITB特性を調べた。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によりイオン温度ITBの劣化が観測された。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。イオン温度ITBが変化しない場合はイオン・電子の熱拡散係数の変化はともに小さく、イオンITBがさらに成長した時はイオン・電子の熱拡散係数はともに低減した。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 (T) in the central region inside the ITB decreased due to cold pulse propagation even with edge fuelling. By optimizing the injection frequency and the penetration depth, the decreased central T was recovered and good ITB was sustained with enhanced pedestal pressure. The T-ITB also degraded significantly with electron cyclotron heating (ECH), when stiffness feature was strong in the electron temperature (T) profile. The ion thermal diffusivity 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, T-ITB unchanged or even grew, when stiffness feature was weak in the T profile. Density fluctuation level at ITB seemed to be unchanged during ECH, however, correlation length became longer in the T-ITB degradation case and shorter in the T-ITB unchanging case.