This paper presents investigations on the role of the edge ion heat flux for transitions from L-mode to H-mode in Alcator C-Mod. Previous results from the ASDEX Upgrade tokamak indicated that a critical value of edge ion heat flux per particle is needed for the transition. Analysis of C-Mod data confirms this result. The edge ion heat flux is indeed found to increase linearly with density at given magnetic field and plasma current. Furthermore, the Alcator C-Mod data indicate that the edge ion heat flux at the L-H transition also increases with magnetic field. Combining the data from Alcator C-Mod and ASDEX Upgrade yields a general expression for the edge ion heat flux at the L-H transition. These results are discussed from the point of view of the possible physics mechanism of the L-H transition. They are also compared to the L-H power threshold scaling and an extrapolation for ITER is given.
本論文は、Alcator C-ModにおけるLモードからHモードへの遷移に対する周辺イオン熱流束の役割に関する研究を提示する。ASDEX Upgradeトカマクにおける先行研究では、遷移には周辺イオン熱流束の臨界値が必要であることが示されていた。C-Modデータの解析はこの結果を裏付けるものである。実際、周辺イオン熱流束は、磁場とプラズマ電流が一定の条件下で密度とともに線形に増加することが確認された。さらに、Alcator C-Modのデータは、L-H遷移における周辺イオン熱流束が磁場とともに増加することも示している。Alcator C-ModとASDEX Upgradeのデータを組み合わせることで、L-H遷移における周辺イオン熱流束の一般式が導出される。これらの結果は、L-H遷移の可能な物理メカニズムの観点から考察される。また、L-Hパワー閾値スケーリングと比較され、ITERへの外挿が示される。