Improvements in thermal transport and global energy confinement with a high power and high energy neutral beam (NB) have been discussed in JT-60U ELMy H-mode plasmas in terms of fast-ion effects on thermal transport. Fast-ion effects have been investigated in various tokamak devices and their mechanisms have been discussed with theoretical models. This paper presents the characteristics of thermal transport and global energy confinement with a power modulation of positive-ion-based NB (PNB) of 85 keV and negative-ion-based NB (NNB) of 0.4 MeV in JT-60U positive shear ELMy H-mode plasmas. NNB is one of the unique items in JT-60U but is hardly utilized for thermal transport studies. Both global thermal confinement and local thermal transport are improved by adding an NNB to the PNB injected H-mode plasmas. Power degradation of the global energy confinement was not observed with the NNB power scan in this series of experiments. The H-mode confinement enhancement factor increased with increasing power of the fast-ion beta. Less profile stiffness in the ion temperature, in other words an enhancement of internal transport barrier (ITB), has been identified with increasing heating power. The physical mechanisms of ITB formation are discussed based on the transport analyses; the ion thermal diffusivity () remained constant or decreased with increasing heating power, and tended to decrease at higher fast-ion pressures produced by NBs and the E×B shearing rate. Linear gyrokinetic simulations support the experimental observations, and the calculated linear growth rates of ion temperature gradient modes are reduced by adding fast-ion components.
高パワーかつ高エネルギーの中性粒子ビーム（NB）による熱輸送と全体エネルギー閉じ込めの改善は、熱輸送に対する高速イオン効果の観点からJT-60U ELMy Hモードプラズマにおいて議論されてきた。高速イオン効果は様々なトカマク装置で調査され、そのメカニズムは理論モデルを用いて議論されてきた。本論文では、JT-60UのポジティブシアELMy Hモードプラズマにおける、85 keVの正イオン源NB（PNB）および0.4 MeVの負イオン源NB（NNB）のパワー変調を伴う熱輸送と全体エネルギー閉じ込めの特性を提示する。NNBはJT-60Uにおける独自の要素の一つであるが、熱輸送研究にはほとんど利用されていない。PNB入射HモードプラズマへのNNB追加により、全体の熱閉じ込めと局所熱輸送の両方が改善される。この一連の実験におけるNNBパワースキャンでは、全体エネルギー閉じ込めのパワー劣化は観測されなかった。Hモード閉じ込め増倍因子は、高速イオンベータのパワー増加とともに増加した。加熱パワーの増加に伴い、イオン温度におけるプロファイルのスティフネスの低下、言い換えれば内部輸送障壁（ITB）の強化が確認された。ITB形成の物理メカニズムは輸送解析に基づいて議論される。イオン熱拡散係数()は加熱パワーの増加とともに一定のままであるか減少し、NBおよびE×Bせん断速度によって生成されるより高い高速イオン圧力では減少する傾向があった。線形ジャイロ運動論シミュレーションは実験観測を支持し、計算されたイオン温度勾配モードの線形成長率は高速イオン成分の追加によって低減される。