The mega amp spherical tokamak (MAST) was a low aspect ratio device (R/a = 0.85/0.65 ~ 1.3) with similar poloidal cross-section to other medium-size tokamaks. The physics programme concentrates on addressing key physics issues for the operation of ITER, design of DEMO and future spherical tokamaks by utilising high resolution diagnostic measurements closely coupled with theory and modelling to significantly advance our understanding. An empirical scaling of the energy confinement time that favours higher power, lower collisionality devices is consistent with gyrokinetic modelling of electron scale turbulence. Measurements of ion scale turbulence with beam emission spectroscopy and gyrokinetic modelling in up-down symmetric plasmas find that the symmetry of the turbulence is broken by flow shear. Near the non-linear stability threshold, flow shear tilts the density fluctuation correlation function and skews the fluctuation amplitude distribution. Results from fast particle physics studies include the observation that sawteeth are found to redistribute passing and trapped fast particles injected from neutral beam injectors in equal measure, suggesting that resonances between the m = 1 perturbation and the fast ion orbits may be playing a dominant role in the fast ion transport. Measured D–D fusion products from a neutron camera and a charged fusion product detector are 40% lower than predictions from TRANSP/NUBEAM, highlighting possible deficiencies in the guiding centre approximation. Modelling of fast ion losses in the presence of resonant magnetic perturbations (RMPs) can reproduce trends observed in experiments when the plasma response and charge-exchange losses are accounted for. Measurements with a neutral particle analyser during merging-compression start-up indicate the acceleration of ions and electrons. Transport at the plasma edge has been improved through reciprocating probe measurements that have characterised a geodesic acoustic mode at the edge of an ohmic L-mode plasma and particle-in-cell modelling has improved the interpretation of plasma potential estimates from ball-pen probes. The application of RMPs leads to a reduction in particle confinement in L-mode and H-mode and an increase in the core ionization source. The ejection of secondary filaments following type-I ELMs correlates with interactions with surfaces near the X-point. Simulations of the interaction between pairs of filaments in the scrape-off layer suggest this results in modest changes to their velocity, and in most cases can be treated as moving independently. A stochastic model of scrape-off layer profile formation based on the superposition of non-interacting filaments is in good agreement with measured time-average profiles. Transport in the divertor has been improved through fast camera imaging, indicating the presence of a quiescent region devoid of filament near the X-point, extending from the separatrix to ψn ~ 1.02. Simulations of turbulent transport in the divertor show that the angle between the divertor leg on the curvature vector strongly influences transport into the private flux region via the interchange mechanism. Coherence imaging measurements show counter-streaming flows of impurities due to gas puffing increasing the pressure on field lines where the gas is ionised. MAST Upgrade is based on the original MAST device, with substantially improved capabilities to operate with a Super-X divertor to test extended divertor leg concepts. SOLPS-ITER modelling predicts the detachment threshold will be reduced by more than a factor of 2, in terms of upstream density, in the Super-X compared with a conventional configuration and that the radiation front movement is passively stabilised before it reaches the X-point. 1D fluid modelling reveals the key role of momentum and power loss mechanisms in governing detachment onset and evolution. Analytic modelling indicates that long legs placed at large major radius, or equivalently low at the target compared with the X-point are more amenable to external control. With MAST Upgrade experiments expected in 2019, a thorough characterisation of the sources of the intrinsic error field has been carried out and a mitigation strategy developed.
メガアンペア球状トカマク（MAST）は、他の中型トカマクと類似のポロイダル断面を持つ低アスペクト比装置（R/a = 0.85/0.65〜1.3）であった。物理プログラムは、高分解能診断計測を理論およびモデリングと密接に連携させて用いることにより、ITERの運転、DEMOの設計、および将来の球状トカマクに関する主要な物理課題に取り組むことに集中し、我々の理解を大きく前進させることを目指している。より高いパワー、より低い衝突率の装置を有利にするエネルギー閉じ込め時間の経験的スケーリングは、電子スケール乱流のジャイロ運動論的モデリングと整合的である。上下対称プラズマにおけるビーム放射分光法によるイオンスケール乱流の計測とジャイロ運動論的モデリングにより、乱流の対称性が流れのシアによって破られることが見出された。非線形安定性閾値付近では、流れのシアが密度揺動相関関数を傾け、揺動振幅分布を歪ませる。高速粒子物理研究からの結果には、鋸歯状振動が中性粒子ビーム入射器から注入された通過粒子と捕捉高速粒子を同程度に再分布させることが観測されたことが含まれ、m = 1摂動と高速イオン軌道との間の共鳴が高速イオン輸送において支配的な役割を果たしている可能性が示唆される。中性子カメラと荷電核融合生成物検出器から測定されたD-D核融合生成物は、TRANSP/NUBEAMによる予測より40%低く、ガイドセンター近似における潜在的な欠陥が浮き彫りにされた。共鳴磁気摂動（RMP）存在下での高速イオン損失のモデリングは、プラズマ応答と電荷交換損失が考慮されるとき、実験で観測された傾向を再現できる。マージ圧縮立ち上げ中のニュートラル粒子分析器による測定は、イオンと電子の加速を示している。プラズマ端部での輸送は、オーミックLモードプラズマの端部における測地線音響モードを特性化した往復プローブ測定によって改善され、粒子セルモデリングはボールペンプローブからのプラズマ電位推定の解釈を改善した。RMPの適用は、LモードおよびHモードでの粒子閉じ込めの低減と、コア電離源の増加をもたらす。タイプI ELMに続く二次フィラメントの放出は、X点付近の表面との相互作用と相関する。スクレイプオフ層におけるフィラメント対間の相互作用のシミュレーションは、これがそれらの速度にわずかな変化をもたらし、ほとんどの場合、独立に移動するものとして扱えることを示唆している。非干渉性フィラメントの重ね合わせに基づくスクレイプオフ層プロファイル形成の確率論的モデルは、測定された時間平均プロファイルと良好に一致する。ダイバータにおける輸送は、高速カメライメージングによって改善され、セパラトリクスからψn〜1.02に及ぶX点付近にフィラメントのない静穏領域が存在することが示された。ダイバータにおける乱流輸送のシミュレーションは、曲率ベクトルに対するダイバータ脚部の角度が、交換機構を介してプライベートフラックス領域への輸送に強く影響することを示している。コヒーレンスイメージング測定は、ガス入射によりガスが電離される磁力線上で圧力が増加することによる不純物の逆方向流れを示している。MAST Upgradeは当初のMAST装置に基づいており、拡張ダイバータ脚部の概念を試験するためのSuper-Xダイバータでの運転能力が大幅に改善されている。SOLPS-ITERモデリングは、上流密度に関して、従来構成と比較してSuper-Xにおいてダイバータ離脱閾値が2倍以上低減され、放射フロントの移動がX点に到達する前に受動的に安定化されることを予測している。1次元流体モデリングは、運動量損失とパワー損失のメカニズムがダイバータ離脱の開始と進行を支配する上で重要な役割を果たすことを明らかにしている。解析的モデリングは、X点と比較してターゲットにおいて大きな主半径、あるいは同等に低い値に配置された長い脚部が、外部制御により適していることを示している。2019年にMAST Upgrade実験が予想される中で、固有誤差場の源の徹底的な特性化が実施され、緩和戦略が開発された。