Strong suppression of impurity accumulation is observed in long pulse hydrogen discharges with high power NBI (neutral beam injection) heating (Pnbi > 10 MW) on the large helical device (LHD), even in the impurity accumulation window where the intrinsic impurities such as Fe and C are always accumulated into the plasma core. Density scan experiments in these discharges demonstrate to vanish the window and a new operational regime without impurity accumulation is found in steady state hydrogen discharges. Impurity pinch decreases with increasing ion temperature gradient and carbon Mach number. The peaking of the measured carbon profiles shows strong anti-correlations with the Mach number and its radial gradient. An external torque has a big impact on impurity transport and strong co-current rotation leads to an extremely hollow carbon profile, so-called 'impurity hole' observed in high ion temperature modes. Impurity pinch in the plasmas with net zero torque input (balanced NBI injection) is also strongly reduced by increasing ion temperature gradient, which can drive turbulent modes. The combination effect of turbulence and toroidal rotation plays an important role in the impurity transport.
強力なNBI(中性粒子ビーム入射)加熱(Pnbi > 10 MW)による長時間水素プラズマ放電において、不純物蓄積の強い抑制が大型ヘリカル装置(LHD)で観測された。これは、本来であればFeやCなどの内在性不純物が常にプラズマ中心部へ蓄積する不純物蓄積ウィンドウ内においても見られた。これらの放電における密度掃引実験は、このウィンドウが消失することを実証し、定常状態の水素プラズマ放電において不純物蓄積のない新たな運転領域が発見された。不純物ピンチはイオン温度勾配と炭素マッハ数の増加とともに減少する。測定された炭素密度分布のピーキングは、マッハ数およびその動径勾配と強い反相関を示す。外部トルクは不純物輸送に大きな影響を及ぼし、強力な共回転方向の流れは、高イオン温度モードで観測される「不純物ホール」と呼ばれる極端に中空な炭素密度分布をもたらす。正味トルクがゼロのプラズマ(バランス型NBI入射)における不純物ピンチも、乱流モードを駆動し得るイオン温度勾配の増大によって強く抑制される。乱流とトロイダル回転の複合効果は、不純物輸送において重要な役割を果たす。