The 'Super H-Mode' regime is predicted to enable pedestal height and fusion performance substantially higher than standard H-Mode operation. This regime exists due to a bifurcation of the pedestal pressure, as a function of density, that is predicted by the EPED model to occur in strongly shaped plasmas above a critical pedestal density. Experiments on Alcator C-Mod and DIII-D have achieved access to the Super H-Mode (and Near Super H) regime, and obtained very high pedestal pressure, including the highest achieved on a tokamak (p ped ~ 80 kPa) in C-Mod experiments operating near the ITER magnetic field. DIII-D Super H experiments have demonstrated strong performance, including the highest stored energy in the present configuration of DIII-D (W ~ 2.2–3.2 MJ), while utilizing only about half of the available heating power (Pheat ~ 7–12 MW). These DIII-D experiments have obtained the highest value of peak fusion gain, QDT,equiv ~ 0.5, achieved on a medium scale (R < 2 m) tokamak. Sustained high performance operation (βN ~ 2.9, H98 ~ 1.6) has been achieved utilizing n = 3 magnetic perturbations for density and impurity control. Pedestal and global confinement has been maintained in the presence of deuterium and nitrogen gas puffing, which enables a more radiative divertor condition. A pair of simple performance metrics is developed to assess and compare regimes. Super H-Mode access is predicted for ITER and expected, based on both theoretical prediction and observed normalized performance, to allow ITER to achieve its goals (Q = 10) at Ip < 15 MA, and to potentially enable more compact, cost effective pilot plant and reactor designs.
「スーパーHモード」は、標準的なHモード運転よりも大幅に高いペデスタル高さと核融合性能を実現できると予測されている。このモードは、強く成形されたプラズマにおいて、臨界ペデスタル密度を超えると、EPEDモデルによって予測されるペデスタル圧力の密度依存性における分岐によって存在する。Alcator C-ModおよびDIII-Dにおける実験では、スーパーHモード（およびニアスーパーHモード）へのアクセスが達成され、非常に高いペデスタル圧力が得られており、C-ModではITERの磁場に近い条件下で最高値（p_ped ～ 80 kPa）が記録された。DIII-DのスーパーHモード実験では、現在の配位における最高蓄積エネルギー（W ～ 2.2–3.2 MJ）を達成しつつ、利用可能な加熱パワーの約半分（P_heat ～ 7–12 MW）しか使用していない。これらのDIII-D実験では、ピーク核融合利得の最高値（Q_DT等価 ～ 0.5）も達成された。これは、中規模（R ＜ 2 m）トカマクで達成された最高値である。密度および不純物制御のためのn ＝ 3共鳴磁場摂動を用いることで、重水素および窒素ガス入射の存在下でも、ペデスタルおよび全体の閉じ込めが維持され、より放射損失の高いダイバータ条件が可能となった。実験結果を評価・比較するための、シンプルな性能指標のペアが開発された。スーパーHモードへのアクセスはITERでも予測されており、理論的予測と観測された性能の両方に基づけば、ITERはIp ＜ 15 MAでQ ＝ 10という目標を達成でき、よりコンパクトで費用対効果の高い発電炉や原型炉の設計を可能にする可能性がある。