To understand key physics processes determining radial profiles of the kinetic plasma parameters in the advanced tokamak operation scenarios, correlations between the edge transport barrier (ETB) and the internal transport barrier (ITB) have been studied in the JT-60U tokamak device. It has been found that the edge pedestal poloidal beta, βp-ped, increases almost linearly with the total poloidal beta, βp-tot, over a wide range of the plasma current for type I ELMing H-mode plasmas, and this dependence becomes stronger with increasing triangularity. This dependence is not due to the profile stiffness, since the dependence is the same regardless of the existence of ITB. As the stored energy inside the ITB-foot radius (WITB) increases, the total thermal stored energy (Wth) increases and then the pedestal stored energy (Wped) increases. On the other hand, as Wped increases, the ELM penetration expands more inwards and finally reaches the ITB-foot radius. At this situation, the ITB-foot radius cannot move outwards because of the erosion by ELMs. Then the fractions of WITB/Wth and Wped/Wth become almost constant. It has also been found that the type I ELM expels/decreases the edge toroidal momentum larger than the edge ion thermal energy. The ELM penetration for the toroidal rotation tends to be deeper than that for the ion temperature and can exceed the ITB-foot radius. The ELM penetration is deeper for CO-rotating plasmas than CTR rotating plasmas. In both cases, the ELM penetration is deeper in the order of the toroidal rotation (Vt), the ion temperature (Ti) and then the electron temperature (Te). The L–H transition also changes the Vt profile more significantly than the Ti profile. At the L–H transition, the pedestal Vt shifts into the CTR-direction deeply and suddenly without a change in Ti, and then the pedestal Vt grows further together with a growth of the pedestal Ti in a slower timescale. Such changes in Vt by ELMs and L–H transitions may affect degradation/evolution of ITBs.
先進トカマク運転シナリオにおける運動論的プラズマパラメータの動径分布を決定する主要な物理過程を理解するために、JT-60Uトカマク装置において周辺輸送障壁(ETB)と内部輸送障壁(ITB)の相関が研究されてきた。タイプI ELMを伴うHモードプラズマにおいて、周辺ペデスタルポロイダルベータβp-pedは、広いプラズマ電流範囲にわたって全ポロイダルベータβp-totとほぼ線形に増加し、この依存性は三角形度の増加とともに強くなることが見出された。この依存性はプロファイル剛性によるものではない。なぜなら、その依存性はITBの有無にかかわらず同じだからである。ITBフット半径内の蓄積エネルギー(WITB)が増加すると、全熱蓄積エネルギー(Wth)が増加し、次いでペデスタル蓄積エネルギー(Wped)が増加する。一方、Wpedが増加すると、ELMの侵入はより内側へ拡大し、最終的にITBフット半径に達する。この状況では、ITBフット半径はELMによる侵食のため外側へ移動できない。その結果、WITB/WthおよびWped/Wthの割合はほぼ一定になる。また、タイプI ELMは周辺のトロイダル運動量を周辺のイオン熱エネルギーよりも大きく排出/減少させることが見出された。トロイダル回転に対するELMの侵入は、イオン温度に対するものよりも深くなる傾向があり、ITBフット半径を超えることがある。ELMの侵入は、CTR回転プラズマよりもCO回転プラズマの方が深い。どちらの場合も、ELMの侵入は、トロイダル回転(Vt)、イオン温度(Ti)、電子温度(Te)の順に深い。L–H遷移もまた、TiプロファイルよりもVtプロファイルをより顕著に変化させる。L–H遷移時には、Tiの変化なしにペデスタルVtがCTR方向へ深く突然シフトし、その後、より遅い時間スケールでペデスタルTiの成長とともにペデスタルVtはさらに成長する。ELMおよびL–H遷移によるこのようなVtの変化は、ITBの劣化/発展に影響を与える可能性がある。