We have investigated the profile formation and sustainment of tokamak plasmas with the current hole (CH) configuration by using 1.5 dimensional time-dependent transport simulations. A model of the current limit inside the CH on the basis of the Axisymmetric Tri-Magnetic-Islands equilibrium is introduced into the transport simulation. We found that a transport model with the sharp reduction of anomalous transport in the reversed-shear (RS) region can reproduce the time evolution of profiles observed in JT-60U experiments. The transport becomes neoclassical-level in the RS region, which results in the formation of profiles with internal transport barrier (ITB) and CH. The CH plasma has an autonomous property because of the strong interaction between a pressure profile and a current profile through the large bootstrap current. The ITB width determined by the neoclassical-level transport agrees well with that measured in JT-60U. The energy confinement inside the ITB agrees with the scaling based on the JT-60U data. The scaling means that the core plasma inside ITB is governed by the MHD equilibrium limit, i.e. the autonomous limitation of energy confinement in the CH plasma. The plasma with the large CH is sustained with the full current drive by the bootstrap current. The plasma with the small CH and the small bootstrap current fraction shrinks due to the penetration of inductive current. This shrink is prevented and the CH size can be controlled by the appropriate external current drive (CD). The CH plasma is found to respond autonomically to the external CD. The application of the CH plasma to the tokamak reactor is discussed.
我々は、1.5次元の時間依存輸送シミュレーションを用いて、カレントホール（CH）配位を有するトカマクプラズマの分布形成と維持について調査した。CH内部の電流限界に関するモデルを、軸対称三磁気島平衡に基づいて輸送シミュレーションに導入した。我々は、逆磁気シア（RS）領域における異常輸送の急激な低減を伴う輸送モデルが、JT-60U実験で観測された分布の時間発展を再現できることを見出した。RS領域において輸送が新古典レベルまで低減することで、内部輸送障壁（ITB）とCHを有する分布が形成される。CHプラズマは、大きなブートストラップ電流を介した圧力分布と電流分布の強い相互作用により、自己組織的な性質を有する。新古典レベル輸送によって決定されるITB幅は、JT-60Uで測定された値と良好に一致する。ITB内部のエネルギー閉じ込めは、JT-60Uのデータに基づくスケーリング則と一致する。このスケーリング則は、ITB内部のコアプラズマがMHD平衡限界によって支配されていることを意味し、すなわちCHプラズマにおけるエネルギー閉じ込めの自己組織的限界を示す。大きなCHを有するプラズマは、ブートストラップ電流による完全な電流駆動によって維持される。小さなCHと小さなブートストラップ電流割合を有するプラズマは、誘導電流の浸透により縮小する。この縮小は、適切な外部電流駆動（CD）によって防止され、CHサイズを制御することができる。CHプラズマは外部CDに対して自己組織的に応答することが見出された。CHプラズマのトカマク炉への応用について議論する。