Long-pulse, high-performance operation with tungsten plasma-facing components is a crucial challenge for achieving steady-state (SS) goals in ITER and future fusion devices. This paper presents a joint international effort between the DIII-D and KSTAR tokamaks aimed at demonstrating the compatibility of the high hybrid scenario with a tungsten divertor and superconducting coils. A DIII-D hybrid scenario recipe is successfully tailored to KSTAR’s operational constraints, which facilitates cross-device studies. The results show successful 30 s long-pulse operation in KSTAR at a normalized beta ( = 2.4) with a benign 4/3 mode and effective mitigation of tungsten accumulation. Despite this success, the KSTAR scenario exhibits a greater than 25% reduction in thermal confinement compared to the DIII-D reference. To investigate this discrepancy, we performed a predictive TGYRO validation study, which suggests that the difference is likely caused by a weaker temperature pedestal in the KSTAR discharge due to a higher and narrower density pedestal. In addition, such lower thermal confinement leads to higher impurity accumulation, possibly due to a change in neoclassical transport with increased inward pinch, which further degrades global confinement. We also report that stationary, long-pulse operation with sustained thermal confinement requires consistent fueling and wall conditioning. These findings highlight the importance of optimized fueling and real-time wall conditioning in achieving a high temperature pedestal and strong global confinement during stable long-pulse operation. We propose potential approaches toward fully SS, long-pulse operation, including real-time wall conditioning using an impurity dropper in KSTAR and future tokamaks.
タングステン製プラズマ対向機器を用いた長時間パルス・高性能運転は、ITERおよび将来の核融合装置における定常（SS）目標を達成するための極めて重要な課題である。本論文は、タングステン・ダイバータおよび超伝導コイルと高βハイブリッドシナリオとの両立性を実証することを目的とした、DIII-DとKSTARトカマク間の国際共同取り組みを報告するものである。DIII-Dのハイブリッドシナリオのレシピは、KSTARの運転制約に合わせて首尾よく調整され、これにより装置横断的研究が容易になる。結果は、KSTARにおいて、無害な4/3モードを伴い、タングステン蓄積の効果的な緩和を伴う、規格化ベータ（β_N = 2.4）での30秒の長時間パルス運転の成功を示している。この成功にもかかわらず、KSTARシナリオは、DIII-D基準と比較して25%超の熱閉じ込めの低下を示す。この不一致を調査するため、予測的TGYRO検証研究を実施した。その結果、この差は、KSTAR放電において、より高く狭い密度ペデスタルに起因する、より弱い温度ペデスタルによって引き起こされている可能性が高いことが示唆される。さらに、このような低い熱閉じ込めは、内向きピンチの増大を伴う新古典輸送の変化に起因する可能性がある、より高い不純物蓄積をもたらし、それが全体的な閉じ込めをさらに劣化させる。また、熱閉じ込めが持続する定常的な長時間パルス運転には、一貫した燃料供給と壁調整（コンディショニング）が必要であることも報告する。これらの知見は、安定した長時間パルス運転中に高温ペデスタルと強力な全体的閉じ込めを達成する上で、最適化された燃料供給とリアルタイム壁調整の重要性を強調する。我々は、KSTARおよび将来のトカマクにおける不純物ドロッパーを用いたリアルタイム壁調整を含む、完全SS長時間パルス運転に向けた有望なアプローチを提案する。