The plasma dynamics of enhanced confinement regimes in the TFTR core and the DIII-D core and edge are compared in order to identify a common physics basis. Despite differences in transition timescale and location, as well as the sign of the radial electric field Er, observations suggest that E × B shear effects on turbulence induced transport play a dominant role in governing barrier dynamics in all cases. Fast confinement bifurcations are observed in the TFTR core enhanced reverse shear (ERS) regime and in the edge DIII-D H mode. Both show spontaneous Er shear layer formation prior to the confinement change and a negative Er well that persists as steep gradients form. These dynamics differ from those of DIII-D negative central shear (NCS) plasmas. There, slow transitions are observed when the applied torque from unidirectional beam injection is small, while faster development and more dramatic confinement improvements occur at higher applied torques. Unlike the H mode and ERS cases, the NCS core generally has a positive Er hill and no strong Er shear precursor. However, similarity experiments performed on TFTR indicate that ERS, L mode and NCS-like regimes can all be accessed in a continuous fashion by varying the E × B shear through changes in the applied torque at constant power. As in the DIII-D NCS case, core confinement in TFTR reverse shear plasmas improves slowly as co-rotation begins to dominate the determination of Er, no strong Er shear layer develops prior to that improvement, and the plasma possesses a positive Er hill. Reductions in transport with Er gradients of either sign are consistent with the picture of E × B shear suppression and decorrelation of turbulence. At fixed input power, intermediate levels of confinement improvement are achieved by varying the E × B shear with changes in the applied neutral beam torque. The data suggest that control over the plasma pressure profile in a reactor may be possible if an external source of E × B shear, such as might be applied with RF techniques, is used to modify the shear which otherwise occurs.
TFTRコアおよびDIII-Dコア・エッジにおける高閉じ込め状態のプラズマ力学を比較し、共通の物理的基盤を特定する。遷移の時間スケールや位置、ならびに動径電場Erの符号に違いがあるにもかかわらず、観測結果は、E×Bシアが乱流誘起輸送に及ぼす影響が、すべてのケースにおいて障壁の動力学を支配することを示唆している。TFTRのコア強化逆シア(ERS)状態およびDIII-DのエッジHモードでは、高速の閉じ込め遷移が観測される。両者において、閉じ込めの変化に先立って自発的なErシア層の形成が生じ、急峻な勾配が形成されるにつれて負のEr井戸が持続する。これらの動力学は、DIII-Dの負中心シア(NCS)プラズマにおけるものとは異なる。そこでは、一方向ビーム入射による印加トルクが小さい場合に緩やかな遷移が観測され、印加トルクが大きい場合には、より速い発展とより顕著な閉じ込め改善が生じる。HモードおよびERSの場合とは異なり、NCSコアは一般に正のEr丘を示し、強いErシア前駆体を伴わない。しかしながら、TFTRにおける相似実験は、一定の入力電力のもとで印加トルクを変化させることによりE×Bシアを変化させることで、ERS、Lモード、およびNCS様状態のすべてに連続的にアクセス可能であることを示している。DIII-DのNCSの場合と同様に、TFTRの逆シアプラズマにおけるコア閉じ込めは、共回転がErの決定を支配し始めるとともに徐々に改善し、その改善に先立って強いErシア層は発達せず、プラズマは正のEr丘を示す。いずれの符号のEr勾配による輸送低減も、E×Bシアによる乱流抑制および非相関化の描像と整合する。一定の入力電力のもとでは、一方向中性粒子ビーム注入による印加トルクを変化させてE×Bシアを変えることにより、中間的な閉じ込め改善レベルが達成される。これらのデータは、炉心プラズマにおいて、そうでなければ生じるであろうシアをRF技術などの外部手段によって印加されるE×Bシア源を用いて修正することが可能であれば、圧力分布の制御が実現可能であることを示唆している。