Compatibility of advanced tokamak plasmas with high density and high radiation loss has been investigated in both reversed shear (RS) plasmas and high βp H-mode plasmas with a weak positive shear on JT-60U. In the RS plasmas, the operating regime is extended to high density above the Greenwald density (nGW) with high confinement (HHy2 > 1) and high radiation loss fraction (frad > 0.9) by tailoring the internal transport barriers (ITBs). With a small plasma-wall gap, the radiation loss in the main plasma (inside the magnetic separatrix) reaches 80% of the heating power due to metal impurity accumulation. However, high confinement of HHy2 = 1.2 is sustained even with such a large radiation loss in the main plasma. By neon seeding, the divertor radiation loss is enhanced from 20% to 40% of the total radiation loss. In the high βp H-mode plasmas, high confinement (HHy2 = 0.96) is maintained at high density () with high radiation loss fraction (frad ∼ 1) by utilizing high-field-side pellets and argon (Ar) injection. The high is attributed to the formation of strong density ITB. Strong core-edge parameter linkage for confinement improvement is observed, where the pedestal pressure and the core plasma confinement increase together. The measured radiation profile including contributions from all impurities in the main plasma is peaked, and the central radiation is ascribed to the contribution from Ar accumulated inside the ITB. Impurity transport analyses indicate that the Ar density profile, twice as peaked as the electron density profile, which is the same level as that observed in the high βp H-mode plasma, can yield an acceptable radiation profile even with a peaked density profile in a fusion reactor.
先進トカマクプラズマと高密度・高放射損失の両立性について、JT-60Uにおいて反転磁気シア（RS）プラズマと弱い正の磁気シアを有する高βp Hモードプラズマの両方で調査した。RSプラズマでは、内部輸送障壁（ITB）を調整することにより、高閉じ込め（HHy2 > 1）かつ高放射損失割合（frad > 0.9）を維持したまま、グリーンワルド密度（nGW）を超える高密度領域まで運転領域を拡大した。プラズマ壁間距離が小さい場合、主プラズマ（磁気セパラトリックス内）における放射損失は、金属不純物の蓄積により加熱パワーの80%に達する。しかしながら、このような主プラズマにおける大きな放射損失があっても、高閉じ込め（HHy2 = 1.2）は維持された。ネオン入射により、ダイバータ放射損失は全放射損失の20%から40%へと増強された。高βp Hモードプラズマでは、高磁場側ペレット入射とアルゴン（Ar）入射を利用することにより、高密度（）かつ高放射損失割合（frad ≈ 1）において高閉じ込め（HHy2 = 0.96）が維持された。この高い閉じ込めは、強い密度ITBの形成に起因する。閉じ込め改善において、ペデスタル圧力と主プラズマ閉じ込めが同時に向上する、強いコア・エッジ結合が観測された。全不純物からの寄与を含む測定された放射分布は主プラズマ内でピークを示し、中心部の放射はITB内側に蓄積したArの寄与によるものと帰属された。不純物輸送解析によれば、電子密度分布の2倍のピーク性を有するAr密度分布は、高βp Hモードプラズマで観測されたものと同程度であり、核融合炉において密度分布がピーク状であっても許容可能な放射分布をもたらすことができることが示された。