The critical threshold of the tungsten impurity concentration on the ion temperature in the core region is experimentally identified and studied in this paper. Sufficient experiments have demonstrated that the effect of tungsten impurity concentration on ion temperature in the core region is steep, exhibiting distinct threshold behavior. In the regime above the threshold, the core ion temperature is significantly lower than that below the threshold. The core ion temperature increases by over 50% with an abrupt phase transition when crossing this threshold, which is around 0.85 MW for radiation power in discharges heated by 3.5 MW NBI (neutral beam injection) and 1 MW LHW (Lower hybrid wave), but is minimally influenced by tungsten impurity concentration either below or above the threshold. The corresponding line-averaged tungsten concentration lies between and . Modeling results from HD7 indicate that the likely mechanism involves the impurity drift mode being driven by the presence of tungsten impurity. This mode requires a certain impurity concentration and gradient to be excited and can contribute significantly to ion thermal transport, leading to a reduction in ion temperature. These findings offer new insights into the impact of tungsten impurity accumulation on ion temperature, which is crucial for improving the understanding of the impurity effect on plasma confinement.
本論文では、コア領域におけるイオン温度に対するタングステン不純物濃度の臨界閾値を実験的に特定し、研究した。十分な実験により、コア領域のイオン温度に対するタングステン不純物濃度の影響は急峻であり、明確な閾値挙動を示すことが実証された。閾値より高い領域では、コアイオン温度は閾値より低い領域よりも有意に低い。この閾値を横切るとき、コアイオン温度は急激な相転移を伴って50%以上増加する。この閾値は、3.5 MW NBI（中性粒子ビーム入射）および1 MW LHW（低域混成波）で加熱された放電における放射パワーにして約0.85 MWに相当するが、イオン温度は閾値の上下いずれにおいてもタングステン不純物濃度による影響をほとんど受けない。対応する線平均タングステン濃度は と の間に位置する。HD7によるモデリング結果は、可能性が高い機構として、タングステン不純物の存在によって駆動される不純物ドリフトモードが関与することを示している。このモードは、励起されるために特定の不純物濃度と勾配を必要とし、イオン熱輸送に大きく寄与してイオン温度の低下をもたらす可能性がある。これらの発見は、イオン温度に対するタングステン不純物蓄積の影響に関する新たな知見を提供し、プラズマ閉じ込めに対する不純物効果の理解を深める上で極めて重要である。