We report on the first experimental observation of a spontaneously formed transport barrier in the tokamak with a circular configuration in helium plasmas. There was no external polarization of the plasma by electric field or other technique to form the barrier as it is typically used in tokamaks with circular plasma. In general, the transport barriers play an important role in plasma confinement especially in tokamaks with divertor configuration. In our experiments, we clearly observe distinct characteristics of a transport barrier, including a steep gradient of the electron temperature and an enhanced radial electric field along with the change in the plasma potential, floating potential, and electron temperature fluctuation. The electron temperature and the plasma potential are obtained by a combination of the ball-pen and Langmuir probe measurements with high temporal resolution on a shot-to-shot basis. This first experimental observation of the spontaneously formed transport barrier might bring new possibilities to obtain a fusion-relevant study of the edge plasma parameters and transport in helium plasmas even on small tokamaks.
我々は、ヘリウムプラズマ中の円形配位を有するトカマクにおいて、自発的に形成された輸送障壁の最初の実験的観測を報告する。障壁を形成するために円形プラズマを有するトカマクで通常用いられるような、電場によるプラズマの外部分極や他の手法は存在しなかった。一般に、輸送障壁はプラズマ閉じ込めにおいて重要な役割を果たし、特にダイバータ配位のトカマクにおいて重要である。我々の実験では、電子温度の急峻な勾配、ならびにプラズマ電位、浮遊電位、および電子温度揺動の変化を伴う強化された径電場など、輸送障壁の明確な特性を観測した。電子温度とプラズマ電位は、ボールペンプローブとラングミュアプローブの測定を組み合わせることにより、ショットごとに高い時間分解能で得られた。この自発的に形成された輸送障壁の最初の実験的観測は、小型トカマクであっても、ヘリウムプラズマ中の周辺プラズマパラメータと輸送に関する核融合関連研究を行う新たな可能性をもたらすかもしれない。