The high confinement mode (H-mode) is the operational scenario foreseen for ITER, DEMO and future fusion power plants. At high densities, which are favorable in order to maximize the fusion power, a back transition from the H-mode to the low confinement mode (L-mode) is observed. In present tokamaks, this H-mode density limit (HDL) occurs at densities on the order of, but below, the Greenwald density.In gas ramp discharges at the fully tungsten covered ASDEX Upgrade tokamak (AUG), four distinct operational phases are identified in the approach towards the HDL. These phases are a stable H-mode, a degrading H-mode, the breakdown of the H-mode and an L-mode. They are reproducible, quasi-stable plasma regimes and provide a framework in which the HDL can be further analyzed. During the evolution, energy losses are increased and a fueling limit is encountered. The latter is correlated to a plateau of electron density in the scrape-off layer (SOL). The well-known extension of the good confinement at high density with high triangularity is reflected in this scheme by extending the first phase to higher densities.In this work, two mechanisms are proposed, which can explain the experimental observations. The fueling limit is most likely correlated to an outward shift of the ionization profile. The additional energy loss channel is presumably linked to a regime of increased radial filament transport in the SOL. The SOL and divertor plasmas play a key role for both mechanisms, in line with the previous hypothesis that the HDL is edge-determined.The four phases are also observed in carbon covered AUG, although the HDL density exhibits a different dependency on the heating power and plasma current. This can be attributed to a changed energy loss channel in the presented scheme.
高閉じ込めモード（Hモード）は、ITER、DEMO、および将来の核融合発電プラントにおいて想定される運転シナリオである。核融合出力を最大化するために有利な高密度領域では、Hモードから低閉じ込めモード（Lモード）への逆遷移が観測される。現在のトカマク装置において、このHモード密度限界（HDL）は、グリーンワルド密度と同程度かそれ以下の密度で発生する。 全面タングステン被覆されたASDEX Upgrade（AUG）トカマクにおけるガス入射ランプアップ実験では、HDLへの接近過程において4つの明確な運転フェーズが同定される。これらのフェーズは、安定なHモード、劣化するHモード、Hモードの崩壊、およびLモードであり、再現性のある準安定プラズマ状態を構成し、HDLをさらに分析するための枠組みを提供する。この時間発展の過程で、エネルギー損失は増大し、燃料供給限界に達する。後者は、スクレイプオフ層（SOL）における電子密度のプラトーと相関する。高密度における高三角形度での良好な閉じ込めの延長としてよく知られる現象は、この枠組みでは第一フェーズがより高密度まで延長されることとして反映される。 本研究では、実験観測を説明できる2つのメカニズムを提案する。燃料供給限界は、電離分布の外側へのシフトと最も強く相関する。追加のエネルギー損失チャネルは、SOLにおける半径方向フィラメント輸送の増大した領域と関連すると考えられる。SOLおよびダイバータプラズマは両メカニズムにおいて重要な役割を果たし、HDLが周辺部で決定されるという従来の仮説と一致する。4つのフェーズは炭素被覆AUGでも観測されるが、HDL密度は加熱パワーおよびプラズマ電流への依存性が異なる。この差異は、提示された枠組みにおけるエネルギー損失チャネルの変化に帰属することができる。