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Hydrogen isotope effects on ITG scale length, pedestal and confinement in JT-60 H-mode plasmas

JT-60 HモードプラズマにおけるITGスケール長,ペデスタル,閉じ込めに対する水素同位体効果

浦野 創; 滝塚 知典*; 相羽 信行; 菊池 満; 仲野 友英; 藤田 隆明; 大山 直幸; 鎌田 裕; 林 伸彦; JT-60チーム

Urano, Hajime; Takizuka, Tomonori*; Aiba, Nobuyuki; Kikuchi, Mitsuru; Nakano, Tomohide; Fujita, Takaaki; Oyama, Naoyuki; Kamada, Yutaka; Hayashi, Nobuhiko; JT-60 Team

JT-60Uにおいて軽水素・重水素Hモードプラズマのエネルギー閉じ込め特性を調べた。重水素のエネルギー閉じ込め時間は軽水素のそれより約1.2-1.3倍長いことがわかった。プラズマ熱エネルギーを一定にした比較を行った場合、密度・温度分布が両者で一致したが、一方で軽水素時には高パワー入力を要した。そのときの軽水素のイオンの熱伝導流束は重水素時の約2倍であった。したがって、軽水素のイオン熱拡散係数も同様に約2倍に増加した。重水素のイオン温度勾配特性長は軽水素時と比較して約1.2倍程度短くなることを示した。また、ペデスタル圧力は水素同位体種によらず全ポロイダルベータによって決まることを示した。コア部の温度分布はペデスタル温度が境界条件となって決まり、一方でペデスタル圧力は全ポロイダルベータで決まるため、重水素時の短いITGスケール長によるコア部の高温化がコア部及びペデスタル部を含めた全領域での閉じ込め改善を引き起こしていることを示した。

Dependence of heat transport, edge pedestal and confinement on isotopic composition was investigated in conventional H-mode plasmas. Identical profiles for the electron density, electron temperature, and ion temperature were obtained for hydrogen and deuterium plasmas, whereas the required power clearly increased for hydrogen, which resulted in reduction of heat diffusivity for deuterium. The inverse of the ion-temperature-gradient (ITG) scale length which is required for a given ion heat diffusivity increased by a factor of approximately 1.2 for deuterium compared with that for hydrogen.

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分野:Physics, Fluids & Plasmas

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