The National Spherical Torus Experiment Upgrade (NSTX-U) will advance the physics basis required for achieving steady-state, high-beta, and high-confinement conditions in a tokamak by accessing high toroidal fields (1 T) and plasma currents (1.0–2.0 MA) in a low aspect ratio geometry (A = 1.6–1.8) with flexible auxiliary heating systems (12 MW NBI, 6 MW HHFW). This paper describes the progress in the development of L- and H-mode discharge scenarios and the commissioning of operational tools in the first ten weeks of operation that enable the scientific mission of NSTX-U. Vacuum field calculations completed prior to operations supported the rapid development and optimization of inductive breakdown at different values of ohmic solenoid current. The toroidal magnetic field (BT0 = 0.65 T) exceeded the maximum values achieved on NSTX and novel long-pulse L-mode discharges with regular sawtooth activity exceeded the longest pulses produced on NSTX (tpulse > 1.8 s). The increased flux of the central solenoid facilitated the development of stationary L-mode discharges over a range of density and plasma current (Ip). H-mode discharges achieved similar levels of stored energy, confinement (H98y,2 > 1) and stability (βN/βN-nowall > 1) compared to NSTX discharges for Ip ⩽ 1 MA. High-performance H-mode scenarios require an L–H transition early in the Ip ramp-up phase in order to obtain low internal inductance (li) throughout the discharge, which is conducive to maintaining vertical stability at high elongation (κ > 2.2) and achieving long periods of MHD quiescent operations. The rapid progress in developing L- and H-mode scenarios in support of the scientific program was enabled by advances in real-time plasma control, efficient error field identification and correction, effective conditioning of the graphite wall and excellent diagnostic availability.
National Spherical Torus Experiment Upgrade（NSTX-U）は、低アスペクト比形状（A = 1.6–1.8）において高いトロイダル磁場（1 T）とプラズマ電流（1.0–2.0 MA）にアクセスし、柔軟な補助加熱システム（12 MW NBI、6 MW HHFW）を備えることにより、トカマクにおける定常状態、高ベータ、高閉じ込め条件を達成するために必要な物理基盤を前進させる。本論文では、運転開始後最初の10週間におけるLモードおよびHモード放電シナリオの開発と運転ツールの試運転の進捗について述べる。これによりNSTX-Uの科学的ミッションが可能となる。運転開始前に完了した真空磁場計算は、異なるオーミックソレノイド電流値における誘導破壊の迅速な開発と最適化を支援した。トロイダル磁場（BT0 = 0.65 T）はNSTXで達成された最大値を超え、規則的な鋸歯状波活動を伴う新規の長時間パルスLモード放電はNSTXで生成された最長パルスを超えた（tpulse > 1.8 s）。中心ソレノイドのフラックス増加は、密度とプラズマ電流（Ip）の範囲にわたる定常Lモード放電の開発を促進した。Hモード放電は、Ip ⩽ 1 MAにおいて、蓄積エネルギー、閉じ込め（H98y,2 > 1）、安定性（βN/βN-nowall > 1）の点でNSTX放電と同程度のレベルを達成した。高性能Hモードシナリオでは、放電全体を通じて低い内部インダクタンス（li）を得るために、Ipランプアップ段階の初期にL-H遷移が必要であり、これは高伸長度（κ > 2.2）での垂直安定性の維持と長期間のMHD静的運転の達成に有利である。LモードおよびHモードシナリオの急速な進展は、科学プログラムを支援するものであり、リアルタイムプラズマ制御の進歩、効率的な誤差磁場の同定と補正、グラファイト壁の効果的なコンディショニング、および優れた診断装置の利用可能性によって可能となった。