Simultaneous achievement of high energy confinement, tau E, and high plasma beta, beta , leads to an economically attractive compact tokamak fusion reactor. High confinement enhancement, H= tau E/ tau E-ITER89P=4, and high normalized beta beta N beta /(I/aB)=6%-m-T/MA have been obtained in DIII-D experimental discharges. These improved confinement and/or improved stability limits are observed in several DIII-D high performance operational regimes: VH-mode, high li H-mode, second stable core, and high beta poloidal. We have identified several important features of the improved performance in these discharges: details of the plasma shape, toroidal rotation or E*B flow profile, q profile and current density profile, and pressure profile. From our improved physics understanding of these enhanced performance regimes, we have developed operational scenarios which maintain the essential features of the improved confinement and which increase the stability limits using localized current profile control. The stability limit is increased by modifying the interior safety factor profile to be nonmonotonic with high central q, while maintaining the edge current density consistent with the improved transport regimes and the high edge bootstrap current. We have calculated high beta equilibria with beta N=6.5, stable to ideal n=1 kinks and stable to ideal ballooning modes. The safety factor at the 95% flux surface is 6, the central q value is 3.9 and the minimum in q is 2.6.
高いエネルギー閉じ込め、タウ、および高いベータ、ベータを同時に達成することは、経済的に魅力的なコンパクトなトカマク核融合炉につながる。高い閉じ込め改善度、H=タウ/タウ-ITER89P=4、および高い規格化ベータ、ベータ N/(I/aB)=6%-m-T/MA が、DIII-D 実験放電において得られている。これらの改善された閉じ込めおよび/または改善された安定性限界は、DIII-D のいくつかの高性能運転領域、すなわち VH モード、高リ 高リ モード、第二安定領域コア、および高ベータ ポロイダルにおいて観測される。我々は、これらの放電における性能改善のいくつかの重要な特徴を特定した。すなわち、プラズマ形状の詳細、トロイダル回転または E×B フロープロファイル、q プロファイルおよび電流密度プロファイル、そして圧力プロファイルである。これらの強化された性能領域の物理的理解から、我々は、改善された閉じ込めの本質的な特徴を維持し、かつ局所電流プロファイル制御を用いて安定性限界を高める運転シナリオを開発した。安定性限界は、内部の安全係数プロファイルを、高い中心 q 値を持つ非単調な形状に修正し、一方で、改善された輸送領域と高いエッジ自発電流に関連するエッジ電流密度を維持することによって高められる。我々は、ベータ N=6.5 の高いベータ平衡を計算し、これは理想的な n=1 キンクモードおよび理想的なバルーニングモードに対して安定である。95% 磁束面における安全係数は 6、中心 q 値は 3.9、そして q の最小値は 2.6 である。