Measurements of long wavelength ( < 1) density fluctuation characteristics in the edge of both Deuterium (D) and Hydrogen (H) plasmas across the L-H transition on DIII-D demonstrate the existence of single or double bands of low-wavenumber turbulence observed near the edge of H and D plasmas. These are strongly correlated with the L to H-mode transition power threshold (PLH) and can help explain the isotopic and density dependence of PLH, and how the PLH difference is reduced at higher density. Understanding and accurately predicting the L-H power threshold is critical to accessing to H-mode, and operating and achieving high confinement in burning plasmas such as ITER. Above about ne ~ 4 × 1019 m−3, PLH is seen to converge for H and D, and increases for both with higher density. Surprisingly, the PLH increases significantly at low density in H but not in D plasmas. Two distinct frequency bands of density fluctuations are observed in the D plasmas at low density, ne ~ 1.2–1.5 × 1019 m−3, but not in H plasmas with similar density, which appears to be correlated to the much lower power threshold in D at low density. Consistently, E × B shear in the region of r/a ~ 0.95–1.0 is larger in D plasmas than in H plasmas at low density; as the PLH increases with increasing density, the dual mode structure disappears while E × B shear becomes similar and small for both D and H plasmas at higher density, ne ~ 5 × 1019 m−3, where PLH is similar for both D and H plasmas. The increased edge fluctuations, increased flow shear, and the dual-band nature of edge turbulence correlating with lower PLH may account for the strong isotope and density dependencies of PLH and support current L-H transition theories but suggest a complex behavior that can inform a more complete model of the L-H transition threshold.
DIII-Dにおける重水素(D)および水素(H)プラズマのL-H遷移にわたるエッジ領域での長波長( < 1)密度揺動特性の測定は、HおよびDプラズマのエッジ近傍で観測される低波数乱流の単一または二重バンドの存在を示しており、これらはL-Hモード遷移パワー閾値(PLH)と強く相関し、PLHの同位体依存性と密度依存性、および高密度でPLH差が縮小する理由の説明に役立つ。L-Hパワー閾値を理解し正確に予測することは、Hモードへのアクセス、およびITERのような燃焼プラズマにおける高閉じ込めの運転と達成に極めて重要である。ne ~ 4 × 1019 m−3以上では、PLHはHとDで収束し、両方とも高密度で増加する。驚くべきことに、PLHはHプラズマでは低密度で有意に増加するが、Dプラズマでは増加しない。低密度(ne ~ 1.2–1.5 × 1019 m−3)のDプラズマでは2つの異なる周波数帯の密度揺動が観測されるが、同様の密度のHプラズマでは観測されず、これは低密度でのDのパワー閾値がはるかに低いことと相関しているように見える。一貫して、r/a ~ 0.95–1.0の領域におけるE × Bシアは、低密度ではHプラズマよりもDプラズマの方が大きい。密度の増加に伴いPLHが増加すると、二重モード構造は消失し、E × Bシアは高密度(ne ~ 5 × 1019 m−3)ではDとHの両方で同様に小さくなり、そこではPLHはDとHの両方で同様である。増加したエッジ揺動、増加した流れシア、および低いPLHと相関するエッジ乱流の二重バンド性は、PLHの強い同位体依存性と密度依存性を説明し得るものであり、現在のL-H遷移理論を支持するが、L-H遷移閾値のより完全なモデルに情報を提供できる複雑な挙動を示唆する。