This work presents an investigation conducted on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak high-density H-mode discharges with low-Z impurity (argon) injection, aiming to explore potential approaches and mechanisms for the recovery of core energy confinement. A clear increase in H98 and Ti was observed following impurity injection, accompanied by a simultaneous decrease in density. The quasi-linear Trapped Gyro-Landau Fluid model is employed for analysis. Modeling results show that core low-k ion temperature gradient (ITG) modes are stabilized, which corresponds to the observed reduction in ion heat flux. It is mainly attributed to the dilution of main ions, which raises the ITG instability threshold. Moreover, the increase in during this process further elevates the ITG threshold, creating a positive feedback effect. Impurity injection also leads to an increase in the collisionality, which enhances the outward pure convective pinch of particle flux in the outer region, thereby triggering a reduction in electron density. Additionally, TGYRO simulation results unambiguously eliminate weakly enhanced toroidal rotation as the causal mechanism for the observed confinement improvement. Instead, the simulations indicate that a deeply deposited fueling source can both compensate for density reduction and enhance density peaking.
本研究は、低Z不純物（アルゴン）入射を伴う実験先進超伝導トカマクの高密度Hモード放電において実施された調査を提示し、コアのエネルギー閉じ込め回復のための潜在的なアプローチとメカニズムを探求することを目的とする。不純物入射後、H98とTiの明確な増加が観測され、それに伴い密度が同時に減少した。解析には準線形捕捉ジャイロ・ランダウ流体モデルを用いた。モデリング結果は、コアの低波数イオン温度勾配（ITG）モードが安定化されることを示しており、これは観測されたイオン熱流束の減少に対応する。これは主に、主イオンの希釈に起因し、それによってITG不安定性閾値が上昇する。さらに、この過程における の増加はITG閾値をさらに上昇させ、正のフィードバック効果を生み出す。不純物入射はまた、衝突性の増加をもたらし、それが外側領域における粒子束の外向き純対流ピンチを強化し、それによって電子密度の低下を引き起こす。さらに、TGYROシミュレーション結果は、観測された閉じ込め改善の原因メカニズムとして、弱く強化されたトロイダル回転を明確に排除する。その代わりに、シミュレーションは、深く堆積された燃料供給源が密度低下を補償し、かつ密度ピーキングを強化できることを示している。