It is determined that while heat flux differences between hydrogen and deuterium isotope experiments result from natural differences in carbon impurity content at DIII-D, it is not the origin of the low to high confinement mode (L-H) transition isotope effect. More specifically, a two times larger edge radial electric field in hydrogen compared to deuterium is uncovered and believed to play an important role. The origin of this radial electric field difference is determined to have two possible origins: differences in poloidal rotation and turbulent Reynolds stress in the closed field line region, and increased outer strike point temperatures and space potentials on open field lines. Experimental observations from both profile and turbulence diagnostics are supported by nonlinear gyrokinetic simulations using the code CGYRO. Simulations illustrated heat transport isotope effects in the plasma edge and shear layer resulting from differences in impurity content, electron non-adiabaticity, and main ion mass dependent E × B shear stabilization. Turbulence prediction comparisons from flux-matched CGYRO simulations to experimental measurements including electron temperature, density and velocity fluctuations are found to be in good agreement with available data. A dedicated DIII-D experiment in hydrogen was performed to seed more carbon than naturally occurring, to match deuterium experiments, and possibly reduce the L-H power threshold based on gyro-kinetic predictions. To our surprise, while ion temperature gradient (ITG) turbulence was stabilized, nodiscernible change in L-H power threshold were observed in these special hydrogen experiments. In particular, it is noticed that the edge radial electric field and Reynolds stress were observed as nearly unchanging in the presence of ITG stabilization. These experimental data have enabled a more comprehensive picture of the multitude of isotope effects at play in fusion experiments, and the important potential connection between the confined and unconfined plasma regions in regulating L-H transition dynamics.
水素と重水素の同位体実験間の熱流束の差はDIII-Dにおける炭素不純物含有量の自然な差に起因するが、それが低-高閉じ込めモード（L-H）遷移同位体効果の起源ではないことが決定された。より具体的には、水素における周辺部の径方向電場が重水素と比較して2倍大きいことが明らかになり、それが重要な役割を果たすと考えられている。この径方向電場差の起源は、閉じた磁力線領域におけるポロイダル回転と乱流レイノルズ応力の差、および開いた磁力線上での外側ストライク点温度と空間電位の上昇という2つの可能性があると決定された。分布診断と乱流診断の両方からの実験的観測は、コードCGYROを用いた非線形ジャイロ運動論シミュレーションによって支持されている。シミュレーションは、不純物含有量、電子の非断熱性、および主イオン質量に依存するE×Bシア安定化の差に起因する、プラズマ周辺部とシア層における熱輸送同位体効果を示した。フラックス整合CGYROシミュレーションからの乱流予測と、電子温度、密度、速度揺動を含む実験測定との比較は、利用可能なデータとよく一致することがわかった。水素における専用のDIII-D実験が、自然に存在する量よりも多くの炭素を注入して重水素実験に一致させ、ジャイロ運動論的予測に基づいてL-Hパワー閾値を低減する可能性を探るために実施された。驚いたことに、イオン温度勾配（ITG）乱流は安定化されたが、これらの特別な水素実験ではL-Hパワー閾値に明確な変化は観測されなかった。特に、ITG安定化の存在下で、周辺部の径方向電場とレイノルズ応力がほぼ不変であることが観測されたと注目される。これらの実験データにより、核融合実験において作用する多数の同位体効果と、L-H遷移ダイナミクスの調節における閉じ込められたプラズマ領域と閉じ込められていないプラズマ領域との間の重要な潜在的な関連性について、より包括的な全体像が得られた。