Small ion-temperature-gradient scale length and reduced heat diffusivity at large hydrogen isotope mass in conventional -mode plasmas

標準的Hモードプラズマにおける水素同位体質量の増大に伴うイオン温度勾配特性長の縮小と熱拡散係数の低下

浦野 創; 滝塚 知典*; 菊池 満; 仲野 友英; 林 伸彦; 大山 直幸; 鎌田 裕

Urano, Hajime; Takizuka, Tomonori*; Kikuchi, Mitsuru; Nakano, Tomohide; Hayashi, Nobuhiko; Oyama, Naoyuki; Kamada, Yutaka

標準的Hモードプラズマにおけるイオン温度勾配特性長に対する水素同位体質量依存性をJT-60Uトカマクで調べた。軽・重水素プラズマで同一の密度・温度分布が得られたが、同一の熱化蓄積エネルギーを維持するために必要な軽水素時のイオン熱伝導流束は重水素時に対して2倍となった。同時に、同一のイオン温度勾配特性長に対して軽水素時のイオン熱拡散係数は重水素時の2倍であった。イオン熱拡散係数同一の条件下では、重水素時のイオン温度勾配特性長は軽水素時のそれよりも短くなることがわかった。

The dependence of the ion temperature gradient scale length on the hydrogen isotope mass was examined in conventional -mode plasmas in JT-60U tokamak. While identical profiles for density and temperature were obtained for hydrogen and deuterium plasmas, the ion conductive heat flux necessary for hydrogen to sustain the same thermal stored energy was two times that required for deuterium, resulting in a clearly higher ion heat diffusivity for hydrogen at the same ion temperature gradient scale length. The ion temperature gradient scale length for deuterium is less than that for hydrogen at a given ion heat diffusivity.