Experimental investigations carried out in the ASDEX Upgrade tokamak under various conditions demonstrate that the ion heat flux at the plasma edge plays a key role in the L–H transition physics, while the electron heat flux does not seem to play any role. This is due to the fact that the ion heat flux governs the radial electric field well induced by the main ions which is responsible for the turbulence stabilization causing the L–H transition. The experiments have been carried out in the low density branch of the power threshold where the electron and ion heat channels can be well separated. In plasmas heated by electron heating, the edge ion heat flux has been increased to reach the L–H transition by using separately three actuators: heating power, density and plasma current. In addition, the key role of the edge ion heating has been confirmed in experiments taking advantage of the direct ion heating provided by neutral beam injection. The role of the ion heat flux explains the non-monotonic density dependence of the L–H threshold power. Based on these results, a formula for the density of the threshold minimum has been developed, which also describes well the values found in tokamaks of various size. For ITER it predicts a value which is close to the density presently foreseen to enter the H-mode and indicates that operation at half field and current would benefit from a very significantly lower density minimum and correspondingly low threshold power.
ASDEX Upgradeトカマクにおいて様々な条件下で実施された実験は、プラズマ端部におけるイオン熱流束がL-H遷移物理において重要な役割を果たす一方、電子熱流束は何らの役割も果たさないように見えることを実証している。これは、イオン熱流束が、L-H遷移を引き起こす乱流の抑制に関与する主イオンによって誘起される径方向電場を支配するという事実によるものである。実験は、電子熱流束とイオン熱流束のチャネルが明確に分離され得るパワー閾値の低密度領域において実施された。電子加熱によるプラズマでは、加熱パワー、密度、プラズマ電流という三つの独立したアクチュエータを用いることにより、端部イオン熱流束を増大させてL-H遷移に到達させた。さらに、中性粒子ビーム入射による直接イオン加熱を利用した実験においても、端部イオン加熱の重要な役割が確認された。イオン熱流束の役割は、L-H閾値パワーの密度に対する非単調な依存性を説明する。これらの結果に基づき、閾値密度最小値に関する経験式が導出され、これは様々な規模のトカマクで得られた値を良好に記述する。ITERに対しては、この式は現在想定されているHモード遷移密度に近い値を予測し、さらに半磁場・半電流運転では閾値密度最小値と対応する閾値パワーが大幅に低下することを示している。