This work presents a dedicated study on the improved core energy confinement observed during neon-seeded I-mode detachment experiments on EAST. The experimental results demonstrate that neon seeding facilitates divertor detachment, as evidenced by the rollover in the ion saturation current and the reduction in the target surface temperature, while simultaneously avoiding I–L back-transition. Notably, an increase in the plasma stored energy and the confinement factor is achieved, which is primarily attributed to the elevated core electron and ion temperatures, despite a slight degradation of the pedestal. Higher neon seeding rates are found to promote deeper detachment and greater core confinement improvement with modest neon concentration and radiative loss fraction. Power balance analysis using the ONETWO code reveals a significant reduction in ion and electron thermal diffusivity after neon seeding. The predictions of plasma profiles using the TGYRO code confirm the increment of core temperature. Subsequent quasi-linear gyrokinetic analysis with the trapped gyro-Landau fluid model identifies that core heat transport is predominantly driven by trapped electron modes (TEMs). Our study demonstrates that neon seeding stabilizes TEMs, primarily through enhanced collisionality, with the main ion dilution playing a minor role. This suppression of TEM turbulence leads to a reduction in heat fluxes, which outweighs the radiative cooling effect and thereby improves the core energy confinement. These results demonstrate that neon impurity seeding can enable the simultaneous achievement of divertor detachment and enhanced core confinement in I-mode operation on EAST, offering a valuable reference for solving core–edge integration issues.
本研究は、EASTにおけるネオンシーディングを用いたIモードデタッチメント実験中に観測されたコアエネルギー閉じ込めの改善に関する重点的な研究を提示する。実験結果は、ネオンシーディングがダイバータデタッチメントを促進することを実証する。これはイオン飽和電流のロールオーバーとターゲット表面温度の低下によって裏付けられ、同時にI–Lバック遷移を回避する。注目すべきことに、プラズマ蓄積エネルギーと閉じ込め係数の増加が達成され、これはペデスタルのわずかな劣化にもかかわらず、主にコアの電子温度とイオン温度の上昇に起因する。より高いネオンシーディング率は、適度なネオン濃度と放射損失割合で、より深いデタッチメントとより大きなコア閉じ込め改善を促進することが見出された。ONETWOコードを用いたパワーバランス解析は、ネオンシーディング後のイオンおよび電子熱拡散係数の有意な減少を明らかにする。TGYROコードを用いたプラズマプロファイルの予測は、コア温度の増加を確認する。その後、捕捉ジャイロ・ランダウ流体モデルを用いた準線形ジャイロ運動論解析により、コア熱輸送が主に捕捉電子モード（TEM）によって駆動されることが特定された。我々の研究は、ネオンシーディングが、主に衝突頻度の増大を通じてTEMを安定化し、主イオンの希釈は副次的な役割を果たすことを実証する。このTEM乱流の抑制は熱流束の低減をもたらし、これは放射冷却効果を上回り、それによってコアエネルギー閉じ込めを改善する。これらの結果は、ネオン不純物シーディングがEASTのIモード運転において、ダイバータデタッチメントと強化されたコア閉じ込めの同時達成を可能にし、コア・エッジ統合問題の解決に貴重な参考資料を提供することを実証する。