The work presents the results of the energy confinement study carried out on the compact spherical tokamak Globus-M2 with a toroidal magnetic field as high as 0.8 T. A reproducible and stable discharge was obtained with the average plasma density (5–10) × 1019 m−3. Despite the increase in the magnetic field, the neutral beam injection (NBI) led to clear and reproducible transition to the H-mode accompanied by a decrease in the turbulence level at the plasma edge. NBI allowed effectively heat the plasma: electron and ion temperatures in the plasma core exceeded 1 keV. Compared to the previous experiments carried out with a toroidal magnetic field as high as 0.4 T plasma total stored energy was increased by a factor of 4. The main reason or this phenomenon is a strong dependence of the energy confinement time on the toroidal magnetic field in the spherical tokamak. It was experimentally confirmed that such kind of dependence is valid for ST with magnetic field up to 0.8 T. It has also been shown that the enhancement of the energy confinement in Globus-M2 with collisionality decrease is associated with an improvement of both electron and ion thermal insulation.
本論文は、トロイダル磁場が0.8 Tまでのコンパクト球状トカマク Globus-M2 で実施されたエネルギー閉じ込め研究の結果を示す。平均プラズマ密度 (5–10) × 10^19 m−3 で、再現性のある安定した放電が得られた。磁場の増加にもかかわらず、中性粒子ビーム入射（NBI）は、プラズマ周辺部の乱流レベルの低下を伴う、明確で再現性のあるHモードへの遷移を引き起こした。NBI はプラズマの効果的な加熱を可能にし、プラズマ中心部の電子温度とイオン温度は 1 keV を超えた。トロイダル磁場が0.4 Tまでの以前の実験と比較して、プラズマの全蓄積エネルギーは4倍に増加した。この現象の主な理由は、球状トカマクにおけるエネルギー閉じ込め時間のトロイダル磁場への強い依存性である。この種の依存性が、0.8 T までの磁場を持つ ST に対して有効であることが実験的に確認された。また、Globus-M2 における衝突頻度の低下に伴うエネルギー閉じ込めの向上が、電子とイオンの両方の熱絶縁の改善に関連していることも示された。