The threshold power for the transition into H-mode with hydrogen (H), deuterium (D), and helium (He) as majority ion species has been evaluated from a series of dedicated experiments on the tokamak TCV. Identical plasma configurations with a single-null X-point and favorable direction of the ion ∇B drift have been chosen. The input power was varied via the plasma current and L–H transitions were obtained with Ohmic heating alone. Under these conditions and for electron densities in the range of 6–7 · 1019 m−3 the threshold power compared to D increased by 1.75 for H and 1.45 for He, respectively. For D and He, the measured power levels are in good agreement with the predictions of the commonly used scaling law. In the case of H, transitions into H-mode were observed already at power levels of about 80% of the expected threshold power.Our results have also been analyzed on the basis of a physics-based scaling, which includes more parameters and applies to all ion species. Using the case of D as reference, we find that the increase in threshold power for He follows the predictions. For H there is a noticeable disagreement which may partly be explained by uncertainties in the relevant plasma parameters. The new scaling implies a strong dependence on the values of the electron temperature at the separatrix. For the present study, only data up to a normalized radius of 0.95 were available. More precise measurements of the edge temperature profiles may help to resolve the issue.
Hモードへの遷移の閾値パワーは、トカマクTCVにおける一連の専用実験から、主要イオン種として水素(H)、重水素(D)、ヘリウム(He)を用いて評価された。同一のプラズマ配位、すなわちシングルヌルX点とイオン∇Bドリフトの好ましい方向が選択された。入力パワーはプラズマ電流によって変化させられ、L-H遷移はオーミック加熱のみで得られた。これらの条件下で、電子密度が6–7・10^19 m^-3の範囲において、閾値パワーはDと比較してHでは1.75倍、Heでは1.45倍増加した。DとHeについては、測定されたパワー値は一般的に使用されるスケーリング則の予測と良く一致する。Hの場合、期待される閾値パワーの約80%のパワーで既にHモードへの遷移が観測された。我々の結果はまた、より多くのパラメータを含み全てのイオン種に適用される物理ベースのスケーリング則に基づいて解析された。Dの場合を基準とすると、Heの閾値パワーの増加は予測に従うことが分かる。Hについては顕著な不一致があり、これは関連するプラズマパラメータの不確かさによって部分的に説明されるかもしれない。新しいスケーリング則は、セパラトリクスにおける電子温度の値への強い依存性を示唆する。本研究では、規格化半径0.95までのデータのみが利用可能であった。周辺温度分布のより精密な測定が問題の解決に役立つかもしれない。