An operating mode with a very high confinement core like the VH-mode but a very low power flow to the divertor plates and low edge particle confinement like an L-mode would be beneficial. For a large tokamak like the proposed ITER, the power density at the separatrix is not that far above the scaled H-mode power threshold so not much of the power can be radiated inside the separatrix without causing a return to L-mode. The thicker scrape-off layer of an L-mode increases the radiating volume of the scrape-off layer and helps shield impurities from the core. This is especially important if the first wall is metallic. In this paper an H-mode transport model based on velocity shear suppression of turbulence will be used to show that it is possible to have a strongly radiating mantle near the separatrix, which keeps the edge in L-mode, while having a VH-mode core with a broad region of suppressed turbulence. The existing results of enhanced L-mode confinement during impurity injection on a number of tokamaks will be surveyed. We will identify the operating conditions which will most likely result in further improvement of the core confinement by control of the heating, fuelling, and torque profiles.
高閉じ込めコアを有するが、ダイバータ板へのパワーフラックスが非常に低く、かつエッジ粒子閉じ込めがLモードと同様に低い運転モードは有益であろう。提案されているITERのような大型トカマクでは、セパラトリックスにおけるパワー密度はスケーリングされたHモードのパワー閾値をそれほど上回らないため、Lモードへの遷移を引き起こさずにセパラトリックス内部で放射できるパワーは限られている。Lモードのより厚いスクレイプオフ層は放射体積を増大させ、コアを不純物から遮蔽するのに役立つ。これは第一壁が金属製である場合に特に重要である。本論文では、乱流の速度シアによる抑制に基づくHモード輸送モデルを用いて、エッジをLモードに保ちつつ、セパラトリックス近傍に強く放射するマントル領域を有し、同時に広い領域で乱流が抑制されたVHモードコアを実現することが可能であることを示す。また、複数のトカマクにおける不純物注入時のLモード閉じ込め向上に関する既存の実験結果を概観する。さらに、加熱、燃料供給、およびトルク分布の制御によりコア閉じ込めのさらなる向上が最も期待できる運転条件を特定する。