From the equations which describe local transport in a turbulent plasma the scaling of the local diffusivity with the plasma parameters can be established. It is shown that, by appropriate choices of time and length scales for the turbulence, the scaling of the global energy confinement can be cast in two limiting forms: a short and a long wavelength scaling. The scaling laws consist of a leading term and a function F whose arguments are the dimensionless normalized plasma collisionality and beta. The scaling of the leading term in the short wavelength expression for global confinement is shown to fit both L-mode and H-mode confinement data from JET. The function F which describes the precise physical mechanism of the turbulence is found to increase with collisionality, but its dependence on the plasma beta remains uncertain. Several theoretical models are found to be a reasonable fit to the JET confinement data; others, however, such as that for the dissipative trapped electron mode, can be discarded. The short wavelength confinement scaling is shown to unify a multiplicity of existing theoretical/empirical scaling laws by suitable choices of the function F. These scaling laws all exhibit a similar dependence of F upon collisionality but have different dependences upon the plasma beta. It is shown that for the JET data it is very difficult to determine the beta dependence and this explains why so many apparently different scaling laws produce reasonable fits to the data. Using the leading term of the scaling, the fusion product can be extrapolated to reactor conditions (ITER) with an uncertainty factor of four. This uncertainty can be reduced to ±30% by the use of a similarity technique in which F is determined directly from the JET data.
乱流プラズマ中の局所輸送を記述する方程式から、局所拡散係数のプラズマパラメータに対するスケーリングを確立できる。乱流の時間スケールと長さスケールを適切に選ぶことにより、全球エネルギー閉じ込めのスケーリングは、短波長スケーリングと長波長スケーリングという2つの極限形式で表せることを示す。スケーリング則は、主要項と関数Fから成り、その引数は無次元化されたプラズマ衝突度とベータ値である。短波長表現における主要項のスケーリングは、JETのLモードおよびHモード閉じ込めデータの両方に適合することを示す。乱流の正確な物理機構を記述する関数Fは、衝突度とともに増加することが見出されるが、プラズマベータ値への依存性は不確かである。いくつかの理論モデルはJET閉じ込めデータに合理的に適合するが、散逸捕捉電子モードのような他のモデルは除外できる。短波長閉じ込めスケーリングは、関数Fを適切に選ぶことにより、既存の理論的・経験的スケーリング則の多様性を統一的に説明できることを示す。これらのスケーリング則はすべて、Fの衝突度に対する依存性は類似しているが、プラズマベータ値に対する依存性は異なる。JETデータに対しては、ベータ値依存性を決定することが非常に困難であり、これがなぜ多くの一見異なるスケーリング則がデータに合理的に適合するのかを説明する。主要項を用いることにより、核融合積は炉条件(ITER)に外挿でき、不確かさは4倍である。この不確かさは、FをJETデータから直接決定する類似性手法を用いることで±30%に低減できる。