The isotope effect, namely the isotope dependence of plasma confinement, is still one of the principal scientific conundrums facing the magnetic fusion community. We have investigated the impact of isotope mass on multi-scale mechanisms, including the characterization of radial correlation lengths () and long-range correlations (LRC) of plasma fluctuations using multi-array Langmuir probe system, in hydrogen (H) and deuterium (D) plasmas in the ISTTOK tokamak. We found that when changing plasma composition from the H dominated to D dominated, the LRC amplitude increased markedly (10–30%) and the increased slightly (~10%). The particle confinement also improved by about 50%. The changes of LRC and are congruent with previous findings in the TEXTOR tokamak (Xu et al 2013 Phys. Rev. Lett. 110265005). In addition, using biorthogonal decomposition, both geodesic acoustic modes and very low frequency (<5 kHz) coherent modes were found to be contributing to LRC.
同位体効果、すなわちプラズマ閉じ込めの同位体依存性は、磁場核融合コミュニティが直面する主要な科学的難問の一つである。我々は、ISTTOKトカマクにおける水素（H）および重水素（D）プラズマにおいて、マルチアレイラングミュアプローブシステムを用いて、プラズマ揺動の動径相関長（）および長距離相関（LRC）の特性評価を含む、多スケール機構に対する同位体質量の影響を調査した。プラズマ組成がH優位からD優位に変化すると、LRC振幅が顕著に増加し（10〜30%）、（）はわずかに増加する（約10%）ことを見出した。粒子閉じ込めも約50%改善された。LRCおよび（）の変化は、TEXTORトカマクにおける先行研究（Xuら 2013 Phys. Rev. Lett. 110265005）の結果と一致している。さらに、双直交分解を用いることで、測地線音響モードと非常に低周波数（<5 kHz）のコヒーレントモードの両方がLRCに寄与していることが見出された。