I-mode is a promising regime for future fusion reactors due to the high energy confinement and the moderate particle confinement. However, the effect of lithium, which has been widely applied for particle recycling and impurity control, on I-mode plasma is still unclear. Recently, experiments of real-time lithium powder injection on I-mode plasma have been carried out in EAST Tokamak. It was found that the confinement performance of the I-mode can be improved by the lithium powder injection, which can strongly reduce electron turbulence (ET) and then trigger ion turbulence (IT). And it was observed that the ET intensity is inversely proportional to the velocity shear, which suggests that the injection of lithium powder leads to a gradual enhancement of the shear flow, whereby the turbulence is reduced and consequently the confinement is improved. Four different regimes of I-mode have been identified in EAST. The Type I I-mode plasma is characterized by the weakly coherent mode (WCM) and the geodesic-acoustic mode (GAM). The Type II I-mode is featured as the WCM and the edge temperature ring oscillation (ETRO). The Type III I-mode corresponds to the plasma with the co-existence of ETRO, GAM, and WCM. The Type IV I-mode denotes the plasma with only WCM but without ETRO and GAM. It was observed that the WCM intensity is increased with lithium powder injection by the confinement improvement/pedestal temperature increase. EAST experiments demonstrate that lithium powder injection is an effective tool for real-time control and confinement improvement of I-mode plasma.
Iモードは、高いエネルギー閉じ込めと適度な粒子閉じ込めにより、将来の核融合炉にとって有望な領域である。しかしながら、粒子リサイクリングと不純物制御のために広く応用されてきたリチウムのIモードプラズマへの影響はまだ不明である。近年、EASTトカマクにおいて、Iモードプラズマへのリアルタイムリチウム粉末入射の実験が実施された。リチウム粉末入射は電子乱流(ET)を強く低減し、その後イオン乱流(IT)を誘発し得るため、Iモードの閉じ込め性能が向上し得ることが見出された。また、ET強度が速度シアに反比例することが観測され、これはリチウム粉末入射がシア流の漸進的な増強をもたらし、それによって乱流が低減され、その結果として閉じ込めが向上することを示唆している。EASTにおいて、Iモードの4つの異なる領域が同定されている。タイプIのIモードプラズマは、弱コヒーレントモード(WCM)と測地線音響モード(GAM)によって特徴付けられる。タイプIIのIモードは、WCMと周辺温度リング振動(ETRO)を特徴とする。タイプIIIのIモードは、ETRO、GAM、WCMが共存するプラズマに対応する。タイプIVのIモードは、WCMのみを有し、ETROとGAMを伴わないプラズマを表す。WCM強度は、閉じ込め改善/ペデスタル温度上昇によってリチウム粉末入射とともに増加することが観測された。EASTの実験は、リチウム粉末入射がIモードプラズマのリアルタイム制御および閉じ込め改善に有効なツールであることを実証している。