The Super H-mode, a regime with high pedestal pressure and stored energy, is explored on DIII-D and combined with an ion transport barrier in the plasma core to increase performance. A significant improvement of ion temperatures and confinement is facilitated by favorable conditions such as high rotational shear and high ion pedestal temperatures. As a result of a rise in density and simultaneous decrease in rotation, the ion transport barrier disappears during the discharge evolution, leading to a transition from a very high confinement state at early times, to a reduced but still high confinement phase. Additionally, in many discharges, a global magnetohydrodynamic (MHD) event consistent with the coupling of a destabilized internal mode to an edge localized mode causes a large energy loss and leads to a reorganization of the plasma into a lower temperature, higher density state. Depending on the magnitude of the global MHD event, the plasma edge collisionality can increase significantly and shift the operational boundary from the peeling to the ballooning side, which can be understood as a drop out of the Super H-mode channel into standard H-mode. Hence, in Super H-mode discharges with ion transport barriers, both the improved pedestal height and rotational shear contribute to the high stored energy. At very low levels of rotation, the confinement factor for SH modes is still expected to exceed standard H-mode by 20%–30%. With their overall stationarity and high-performance levels, Super H-mode discharges provide an attractive regime for ITER and may enable a more compact design of future fusion power plants.
スーパーHモードは、高いペデスタル圧力と蓄積エネルギーを有する運転モードであり、DIII-Dにおいて探求され、性能を向上させるためにプラズマコア内のイオン輸送障壁と組み合わされている。高い回転シアや高いペデスタル温度などの好条件によって、イオン温度と閉じ込めの顕著な改善が促進される。密度の上昇とそれに伴う回転の低下の結果、イオン輸送障壁は放電の時間発展中に消失し、初期の非常に高い閉じ込め状態から、低下したものの依然として高い閉じ込め位相への遷移が生じる。さらに、多くの放電において、不安定化した内部モードと周辺局在モードの結合と整合するグローバルなMHD事象が、大きなエネルギー損失を引き起こし、プラズマをより低い温度・より高い密度の状態へと再編成する。グローバルなMHD事象の大きさに応じて、プラズマ周辺部の衝突頻度は増大し、動作境界はバルーニング側からペデスタル側へシフトし得る。これは、スーパーHモードチャネルから標準Hモードへの遷移として理解できる。したがって、イオン輸送障壁を有するスーパーHモード放電では、向上したペデスタル高さと回転シアの両方が高い蓄積エネルギーに寄与する。非常に低い回転レベルにおいても、SHモードの閉じ込め係数は標準Hモードを20%～30%上回ると予想される。スーパーHモード放電は、その全体的な定常性と高性能レベルのおかげで、ITERにとって魅力的な運転領域を提供し、将来の核融合発電所のよりコンパクトな設計を可能にする可能性がある。