This paper presents the transport analysis of high density baseline discharges in the 2016 experimental campaign of the Joint European Torus with the ITER-Like Wall (JET-ILW), where a significant increase in the deuterium–deuterium (D–D) fusion neutron rate (~2.8 × 1016 s−1) was achieved with stable high neutral beam injection (NBI) powers of up to 28 MW and low gas puffing. Increase in Ti exceeding Te were produced for the first time in baseline discharges despite the high electron density; this enabled a significant increase in the thermal fusion reaction rate. As a result, the new achieved record in fusion performance was much higher than the previous record in the same heating power baseline discharges, where Ti = Te. In addition to the decreases in collisionality and the increases in ion heating fraction in the discharges with high NBI power, Ti > Te can also be attributed to positive feedback between the high Ti/Te ratio and stabilisation of the turbulent heat flux resulting from the ion temperature gradient driven mode. The high Ti/Te ratio was correlated with high rotation frequency. Among the discharges with identical beam heating power, higher rotation frequencies were observed when particle fuelling was provided by low gas puffing and pellet injection. This reveals that particle fuelling played a key role for achieving high Ti/Te, and the improved fusion performance.
本論文は、ITER類似壁を備えた欧州トーラス共同装置（JET-ILW）における2016年実験キャンペーンの高密度ベースライン放電の輸送解析を提示する。ここでは、重水素–重水素（D–D）核融合中性子生成率の有意な増加（約2.8×10^16 s^−1）が、最大28 MWの高中性粒子ビーム（NBI）入射電力と低ガス噴出の条件下で達成された。ベースライン放電において、高電子密度にもかかわらず、イオン温度（Ti）が電子温度（Te）を上回る結果が初めて得られた。これにより、熱核融合反応率の大幅な増加が可能となった。その結果、新たに達成された融合性能の記録は、Ti=Teであった同一加熱電力のベースライン放電における従来の記録を大幅に上回った。高NBI電力放電における衝突頻度の低下とイオン加熱割合の増加に加えて、Ti>Teは、イオン温度勾配（ITG）駆動乱流による熱流束の安定化と高いTi/Te比の間の正のフィードバックに起因し得る。高いTi/Te比は高い回転周波数と相関を示した。同一ビーム加熱電力の放電間の比較では、低ガス噴出とペレット入射による粒子供給時に高い回転周波数が観測された。これは、粒子供給が高いTi/Te比と改善された融合性能の達成に重要な役割を果たしたことを示している。