Effects of toroidal rotation shear and magnetic shear on thermal and particle transport in plasmas with electron cyclotron heating on JT-60U

JT-60Uにおける電子サイクロトロン加熱時のトロイダル回転シアと磁気シアの熱及び粒子輸送への影響

吉田 麻衣子; 本多 充; 成田 絵美*; 林 伸彦; 浦野 創; 仲田 資季; 宮戸 直亮; 竹永 秀信; 井手 俊介; 鎌田 裕

Yoshida, Maiko; Honda, Mitsuru; Narita, Emi*; Hayashi, Nobuhiko; Urano, Hajime; Nakata, Motoki; Miyato, Naoaki; Takenaga, Hidenobu; Ide, Shunsuke; Kamada, Yutaka

多くのトカマク装置では電子サイクロトロン加熱(ECH)時に熱や粒子の輸送が増大することが観測されており、ITERではECHを伴う運転シナリオの開発にとって重要な課題となっている。この課題を解決するために、JT-60Uの正磁気シアHモード放電、内部輸送障壁を伴う弱磁気シア放電と負磁気シア放電において、ECH印加時に熱及び粒子輸送が増加しない条件を調査した。その結果、トロイダル回転シアが負の大きい値をとる条件では、電子サイクロトロン加熱時のイオン熱輸送の上昇が抑えられることが分かった。この条件は、イオン温度対電子温度の比や、電子加熱パワーに寄らないことを明らかにした。磁気シアが負の値をとる条件では、その値の大きさに寄らず、電子熱輸送と粒子輸送が増加しないことが分かった。これらの結果は、ITERでのECH加熱シナリオの開発や電子加熱が主体となるITER及び原型炉でのプラズマ輸送特性の予知に重要な知見を与える。

Conditions without the increases in the thermal and particle transport with ECH have been experimentally investigated in positive magnetic shear (PS), weak magnetic shear (WS) and reversed magnetic shear (RS) plasmas with internal transport barriers (ITBs) on JT-60U. The ion heat diffusivity around an internal transport barrier in the ion temperature (-ITB) remains constant with ECH when a large negative toroidal rotation shear is formed before the ECH. The condition does not depend on the electron to ion temperature ratio (/) and ECH power. The electron heat diffusivity around a -ITB stays constant with ECH when the magnetic shear is negative around the Te-ITB region. Effective particle transport remains constant or reduces during ECH under the condition of negative magnetic shear.