We report the first experimental observation of confinement state bifurcation in steady-state H-mode discharges sustained by lower hybrid wave (LHW) current drive and electron cyclotron resonance heating on the EAST superconducting tokamak. The experiments demonstrate that under identical external actuators, plasma confinement evolves into distinct high-performance regimes depending on the initial conditions. Theoretical analysis establishes that this bifurcation mechanism originates from the nonlinear coupling between LHW power deposition dynamics and transport processes: (1) the LHW-driven current profile exhibits strong dependence on real-time plasma parameters (such as the temperature, plasma density and q-profile) and their temporal evolution; (2) transport coefficients display heightened sensitivity to profile gradients during transition phases. Consequently, the plasma reaches different equilibria along various paths. This finding reveals a fundamental interplay between wave-driven current profile control and nonlinear transport dynamics in maintaining steady-state high-confinement plasmas, providing critical insights for ITER and CFETR operation scenarios.
我々は、EAST超伝導トカマクにおいて、低域混成波(LHW)電流駆動と電子サイクロトロン共鳴加熱によって維持される定常Hモード放電における閉じ込め状態分岐の初の実験的観測を報告する。実験は、同一の外部アクチュエータの下で、プラズマ閉じ込めが初期条件に依存して異なる高性能状態へと発展することを実証する。理論解析により、この分岐機構はLHWパワー堆積ダイナミクスと輸送過程との非線形結合に起因することが確立される：(1) LHW駆動電流分布は、実時間プラズマパラメータ(温度、プラズマ密度、q分布など)およびその時間発展に強い依存性を示す；(2) 輸送係数は遷移相における分布勾配に対して高い感度を示す。その結果、プラズマは様々な経路に沿って異なる平衡状態に到達する。この発見は、定常高閉じ込めプラズマの維持における波動駆動電流分布制御と非線形輸送ダイナミクスとの間の基本的な相互作用を明らかにし、ITERおよびCFETRの運転シナリオに重要な知見を提供する。