Dynamics of ion internal transport barrier in LHD heliotron and JT-60U tokamak plasmas

LHDヘリオトロンとJT-60Uトカマクプラズマにおける内部輸送障壁のダイナミックス

居田 克巳*; 坂本 宜照; 吉沼 幹朗*; 竹永 秀信; 永岡 賢一*; 林 伸彦; 大山 直幸; 長壁 正樹*; 横山 雅之*; 舟場 久芳*; 田村 直樹*; 田中 謙治*; 竹入 康彦*; 池田 勝則*; 津守 克嘉*; 金子 修*; 伊藤 公孝*; 稲垣 滋*; 小渕 隆*; 諫山 明彦; 鈴木 隆博; 藤田 隆明; 松永 剛; 篠原 孝司; 小出 芳彦; 吉田 麻衣子; 井手 俊介; 鎌田 裕; LHD実験グループ*; JT-60チーム

Ida, Katsumi*; Sakamoto, Yoshiteru; Yoshinuma, Mikiro*; Takenaga, Hidenobu; Nagaoka, Kenichi*; Hayashi, Nobuhiko; Oyama, Naoyuki; Osakabe, Masaki*; Yokoyama, Masayuki*; Funaba, Hisamichi*; Tamura, Naoki*; Tanaka, Kenji*; Takeiri, Yasuhiko*; Ikeda, Katsunori*; Tsumori, Katsuyoshi*; Kaneko, Osamu*; Ito, Kimitaka*; Inagaki, Shigeru*; Kobuchi, Takashi*; Isayama, Akihiko; Suzuki, Takahiro; Fujita, Takaaki; Matsunaga, Go; Shinohara, Koji; Koide, Yoshihiko; Yoshida, Maiko; Ide, Shunsuke; Kamada, Yutaka; LHD Experimental Group*; JT-60 Team

LHDヘリオトロン装置とJT-60Uトカマク装置におけるイオン系内部輸送障壁形成と不純物輸送のダイナミックスの比較について分析した。特に、両装置においてイオン温度等を測定する荷電交換分光装置の高性能化が行われ、次のような新しい知見を得ることができた。まず、内部輸送障壁の形成位置について、JT-60Uでは形成位置が外側へ拡大しつつ局在化するが、LHDではターゲットプラズマに依存して内側あるいは外側に移動する。また、不純物輸送に関しては、JT-60Uでは内向きの対流があるのに対して、LHDでは外向きの対流によって不純物ホールが形成されることを明らかにした。LHDにおいて観測された外向きの対流は、新古典理論の予想と相反しており、今後さらなる分析を行う予定である。

Dynamics of ion internal transport barrier (ITB) formation and impurity transport both in the Large Helical Device (LHD) heliotron and JT-60U tokamak are described. Significant differences between heliotron and tokamak plasmas are observed. The location of the ITB moves outward during the ITB formation regardless of the sign of magnetic shear in JT-60U and the ITB becomes more localized in the plasma with negative magnetic shear. In LHD, the low Te/Ti ratio ( 1) of the target plasma for the high power heating is found to be necessary condition to achieve the ITB plasma and the ITB location tends to expand outward or inward depending on the condition of the target plasmas. Associated with the formation of ITB, the carbon density tends to be peaked due to inward convection in JT-60U, while the carbon density becomes hollow due to outward convection in LHD. The outward convection observed in LHD contradicts the prediction by neoclassical theory.