In order to establish the physics basis for the sustainment of the high integrated performance required in the next-step experimental reactor, JT-60U has been optimizing the discharge control scenarios of high confinement plasmas and extending the operation regimes by utilizing a variety of heating and current drive systems, including the new Electron Cyclotron Heating/Electron Cyclotron Current Drive (ECH/ECCD) system, and the W-shaped pumped divertor. For the integration, current and pressure profile controls are essential and high triangularity is beneficial. The range of plasma current with high values of H-factor, N and bootstrap fraction was extended to 1.5 MA with nearly full non-inductive current drive by Negative-ion-based Neutral Beam (N-NB) injection into the high-p H-mode with Edge Localized Modes (ELMy H-mode). High current drive efficiency of 1.3 × 1019 A W-1 m-2 was demonstrated for N-NB. High triangularity (0.4-0.5) operation extended the long pulse (~3 s) high N (2.5-2.7) region to low-q95 (~3). For the reversed shear (RS) mode, feedback control of neutron production rate and stored energy enabled reproducible achievement of the DT equivalent fusion gain QeqDT>1 and sustainment of QeqDT~0.4-0.5 for ~1 s. Using the RS mode and the high high-p ELMy H-mode, the high confinement region has been extended to higher Te/Ti and also to higher density. Electron heating by Lower Hybrid Range of Frequency (LHRF) and N-NB extended the high confinement region to Te/Ti>1. Argon gas puffing improved confinement in the high density regime. With the W-shaped pumped divertor, the threshold heating power for the L-H transition was reduced by 30% as compared with the open divertor. Using the pumped divertor, a multiple parameter feedback control including both core and divertor plasma parameters was demonstrated.
次期実験炉で要求される高い統合性能の維持のための物理基盤を確立するため、JT-60Uでは、新しい電子サイクロトロン加熱・電流駆動（ECH/ECCD）システムを含む多様な加熱・電流駆動システムを活用し、高閉じ込めプラズマの放電シナリオの最適化と運転領域の拡大を進めてきた。統合性能の実現には、電流密度分布と圧力分布の制御が不可欠であり、高三角形度（δ）が有効である。高H因子、高βN、高自己電流駆動割合（fBS）を有するプラズマ電流範囲は、端部局在モード（ELMy Hモード）を伴う高βp Hモードにおいて、負イオン源中性粒子ビーム（N-NB）入射によるほぼ完全な非誘導電流駆動により1.5 MAまで拡大された。N-NBによる高電流駆動効率1.3×10^19 A W^-1 m^-2が実証された。高三角形度（δ=0.4-0.5）運転により、長パルス（約3秒）の高βN（2.5-2.7）領域が低q95（約3）まで拡大された。逆磁気シアー（RS）モードでは、中性子生成率と蓄積エネルギーのフィードバック制御により、DT等価核融合利得Qeq>1およびQeq≈0.4-0.5の維持が約1秒間、再現性よく達成された。RSモードと高βp ELMy Hモードを用いることで、高閉じ込め領域はより高いTe/Ti比およびより高密度領域まで拡張された。低混成周波数帯（LHRF）による電子加熱とN-NBにより、高閉じ込め領域はTe/Ti>1まで拡張された。アルゴンガス入射によるペデスタル部の不純物シーディングにより、高密度領域での閉じ込め性能が改善された。W型ダイバータにより、L-H遷移に必要な加熱パワー閾値は開放型ダイバータと比較して30%低減された。さらに、ダイバータ排気を利用したコアプラズマとダイバータプラズマのパラメータを含む多変数フィードバック制御が実証された。