Recent experiments on DIII-D have demonstrated the ability to sustain plasma conditions that integrate and sustain the key ingredients of advanced tokamak (AT) operation: high β with 1.5<q min <2.5, good energy confinement, and high current drive efficiency. Utilizing off-axis (ρ = 0.4) electron cyclotron current drive (ECCD) to modify the current density profile in a plasma operating near the no-wall ideal stability limit with q min >2.0, plasmas with β≈2.9% and 90% of the plasma current driven non-inductively have been sustained for nearly 2 s (limited only by the duration of the ECCD pulse). Negative central magnetic shear is produced by the ECCD, leading to the formation of a weak internal transport barrier even in the presence of Type I ELMs. Separate experiments have demonstrated the ability to sustain a steady current density profile using ECCD for periods as long as 1 s with β = 3.3% and >90% of the current driven non-inductively. In addition, stable operation well above the ideal no-wall β limit has been sustained for several energy confinement times with the duration only limited by resistive relaxation of the current profile to an unstable state. Stability analysis indicates that the experimental β limit depends on the degree to which the no-wall limit can be exceeded and weakly on the actual no-wall limit. Achieving the necessary density levels required for adequate ECCD efficiency requires active divertor exhaust and reducing the wall inventory buildup prior to the high performance phase. Simulation studies indicate that the successful integration of high β operation with current profile control consistent with these experimental results should result in high β, fully non-inductive plasma operation.
最近のDIII-Dにおける実験は、先進トカマク（AT）運転の主要要素を統合しつつ維持するプラズマ状態を実現できることを実証した：すなわち、1.5<q_min<2.5を伴う高ベータ、良好なエネルギー閉じ込め、および高い電流駆動効率である。q_min>2.0で理想壁安定限界近傍で運転されるプラズマにおいて、オフ軸（ρ=0.4）電子サイクロトロン電流駆動（ECCD）を用いて電流密度分布を修正することにより、ベータ≈3.3%、非誘導駆動電流が全プラズマ電流の90%以上という状態が、ECCDパルス持続時間のみに制限される形で約2秒間維持された。ECCDによって負の中心磁気シアが生成され、Type I ELMの存在下でも弱い内部輸送障壁の形成がもたらされた。別個の実験では、ECCDを用いて定常的な電流密度分布を維持できることが実証され、ベータ=3.3%、非誘導駆動電流が90%超という状態が最長1秒間持続された。さらに、理想壁なしベータ限界を十分に上回る安定な運転が、エネルギー閉じ込め時間の数倍にわたって維持され、その持続時間は電流分布の抵抗性緩和による不安定状態への遷移によってのみ制限された。安定性解析は、実験で観測されたベータ限界が、無壁限界をどの程度超えられるかに依存し、無壁限界そのものにはあまり依存しないことを示している。十分なECCD効率に必要な密度レベルを達成するには、高性能フェーズ前にダイバータ排気を積極的に行い、壁への粒子蓄積を低減することが必要である。シミュレーション研究は、これらの実験結果と整合する電流分布制御を伴う高ベータ運転の統合が、高ベータかつ完全非誘導のプラズマ運転を実現するはずであることを示している。