Long-pulse neutral beam injection heating has been achieved in the large helical device (LHD). Two different confinement states are observed for different averaged densities in the long-pulse plasmas. A quasi-steady-state plasma was sustained for 21 s with an injection power of 0.6 MW, where the central plasma temperature was around 1 keV with a line-averaged electron density of 0.3 × 1019m-3. The discharge duration can be so extended as to keep the plasma properties in the short-pulse discharge. The energy confinement time is nearly the same as that of the short-pulse discharge, which is 1.3 times as long as the international stellarator scaling ISS95. At higher densities, a relaxation oscillation phenomenon, observed as if the plasma would breathe, lasted for 20 s with a period of 1-2 s. The phenomenon is characterized with profile expansion and contraction of the electron temperature. The density oscillation is out of phase with the temperature oscillation and is related to the density clamping phenomenon. The observed plasma properties are shown in detail for the `breathing' oscillation phenomenon. Possible mechanisms for the breathing oscillation are also discussed, with a view of the screening effect near the last closed magnetic surface and the power balance between the heating and the radiation powers. The long-pulse heating results indicate unique characteristics of the LHD where no special feedback stabilization is required due to absence of disruption and no need for current drive.
大型ヘリカル装置（LHD）において、長時間パルス中性粒子ビーム入射加熱が達成された。長時間パルスプラズマにおいて、平均密度の違いにより2つの異なる閉じ込め状態が観測される。0.6 MWの入射出力で準定常状態プラズマが21秒間維持され、その際の中心プラズマ温度は約1 keV、線平均電子密度は0.3 × 10¹⁹ m⁻³であった。放電時間は、短パルス放電のプラズマ特性を維持したまま延長することができる。エネルギー閉じ込め時間は短パルス放電のそれとほぼ同等であり、国際ステラレータスケーリングISS95の1.3倍である。より高い密度では、プラズマが呼吸しているかのように観測される緩和振動現象が、1〜2秒の周期で20秒間持続した。この現象は、電子温度の分布の膨張と収縮によって特徴づけられる。密度振動は温度振動と位相がずれており、密度クランプ現象と関連している。観測されたプラズマ特性は、「呼吸」振動現象について詳細に示されている。呼吸振動の可能なメカニズムについても、最終閉鎖磁気面近傍の遮蔽効果と、加熱出力と放射出力の間のパワーバランスの観点から議論されている。長時間パルス加熱の結果は、ディスラプションがなく電流駆動も不要であるため特別なフィードバック安定化を必要としないLHDの特異な特性を示している。