Since the first H-mode discharges in 2010, the duration of the H-mode state has been extended and a significantly wider operational window of plasma parameters has been attained. Using a second neutral beam (NB) source and improved tuning of equilibrium configuration with real-time plasma control, a stored energy of Wtot ∼ 450 kJ has been achieved with a corresponding energy confinement time of τE ∼ 163 ms. Recent discharges, produced in the fall of 2012, have reached plasma βN up to 2.9 and surpassed the n = 1 ideal no-wall stability limit computed for H-mode pressure profiles, which is one of the key threshold parameters defining advanced tokamak operation. Typical H-mode discharges were operated with a plasma current of 600 kA at a toroidal magnetic field BT = 2 T. L–H transitions were obtained with 0.8–3.0 MW of NB injection power in both single- and double-null configurations, with H-mode durations up to ∼15 s at 600 kA of plasma current. The measured power threshold as a function of line-averaged density showed a roll-over with a minimum value of ∼0.8 MW at . Several edge-localized mode (ELM) control techniques during H-mode were examined with successful results including resonant magnetic perturbation, supersonic molecular beam injection (SMBI), vertical jogging and electron cyclotron current drive injection into the pedestal region. We observed various ELM responses, i.e. suppression or mitigation, depending on the relative phase of in-vessel control coil currents. In particular, with the 90° phase of the n = 1 RMP as the most resonant configuration, a complete suppression of type-I ELMs was demonstrated. In addition, fast vertical jogging of the plasma column was also observed to be effective in ELM pace-making. SMBI-mitigated ELMs, a state of mitigated ELMs, were sustained for a few tens of ELM periods. A simple cellular automata ('sand-pile') model predicted that shallow deposition near the pedestal foot induced small-sized high-frequency ELMs, leading to the mitigation of large ELMs. In addition to the ELM control experiments, various physics topics were explored focusing on ITER-relevant physics issues such as the alteration of toroidal rotation caused by both electron cyclotron resonance heating (ECRH) and externally applied 3D fields, and the observed rotation drop by ECRH in NB-heated plasmas was investigated in terms of either a reversal of the turbulence-driven residual stress due to the transition of ion temperature gradient to trapped electron mode turbulence or neoclassical toroidal viscosity (NTV) torque by the internal kink mode. The suppression of runaway electrons using massive gas injection of deuterium showed that runaway electrons were avoided only below 3 T in KSTAR. Operation in 2013 is expected to routinely exceed the n = 1 ideal MHD no-wall stability boundary in the long-pulse H-mode (⩾10 s) by applying real-time shaping control, enabling n = 1 resistive wall mode active control studies. In addition, intensive works for ELM mitigation, ELM dynamics, toroidal rotation changes by both ECRH and NTV variations, have begun in the present campaign, and will be investigated in more detail with profile measurements of different physical quantities by techniques such as electron cyclotron emission imaging, charge exchange spectroscopy, Thomson scattering and beam emission spectroscopy diagnostics.
2010年の最初のHモード放電以来、Hモード状態の持続時間は延長され、プラズマパラメータの運転窓は大幅に拡大された。2つ目の中性粒子ビーム（NB）源と、リアルタイムプラズマ制御による平衡配位の改善された調整を用いて、蓄積エネルギーWtot ∼ 450 kJが達成され、対応するエネルギー閉じ込め時間τE ∼ 163 msが得られた。2012年秋に生成された最近の放電では、プラズマβNは最大2.9に達し、Hモード圧力分布に対して計算されたn = 1理想無壁安定性限界を超えた。これは先進トカマク運転を定義する重要な閾値パラメータの1つである。典型的なHモード放電は、トロイダル磁場BT = 2 Tにおいてプラズマ電流600 kAで運転された。L-H遷移は、シングルヌルおよびダブルヌル配位の両方において0.8～3.0 MWのNB入射パワーで得られ、プラズマ電流600 kAでのHモード持続時間は最大∼15秒であった。測定されたパワー閾値は、線平均密度の関数として、最小値∼0.8 MWを において 持つロールオーバーを示した。Hモード中のいくつかの周辺局在モード（ELM）制御技術が、共鳴磁場摂動、超音速分子ビーム入射（SMBI）、垂直ジョギング、およびペデスタル領域への電子サイクロトロン電流駆動入射を含めて、成功した結果とともに調べられた。我々は、真空容器内制御コイル電流の相対位相に依存して、抑制または緩和といった様々なELM応答を観測した。特に、最も共鳴的な配位としてのn = 1 RMPの90°位相において、type-I ELMの完全抑制が実証された。さらに、プラズマ柱の高速垂直ジョギングもELMペースメーキングに有効であることが観測された。SMBI緩和ELM、すなわち緩和されたELMの状態は、数十ELM周期にわたって維持された。単純なセルオートマトン（「砂山」）モデルは、ペデスタル底部近傍への浅い堆積が小規模な高周波ELMを誘発し、大規模ELMの緩和につながることを予測した。ELM制御実験に加えて、電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）と外部印加3次元場の両方によって引き起こされるトロイダル回転の変化など、ITER関連物理課題に焦点を当てた様々な物理トピックが探求された。また、NB加熱プラズマにおけるECRHによる観測された回転低下は、イオン温度勾配から捕捉電子モード乱流への遷移による乱流駆動残留応力の反転、または内部キンクモードによる新古典トロイダル粘性（NTV）トルクのいずれかの観点から調査された。重水素の大量ガス入射を用いた runaway電子の抑制は、KSTARにおいて runaway電子が3 T未満でのみ回避されることを示した。2013年の運転では、リアルタイム形状制御を適用することにより、長パルスHモード（⩾10 s）においてn = 1理想MHD無壁安定性境界を定常的に超え、n = 1抵抗性壁モード能動制御研究を可能にすることが期待されている。さらに、ELM緩和、ELMダイナミクス、ECRHとNTV変化の両方によるトロイダル回転変化に関する集中的な研究が現在のキャンペーンで開始されており、電子サイクロトロン放射イメージング、荷電交換分光、トムソン散乱、ビーム放射分光診断などの技術による異なる物理量の分布計測を用いて、より詳細に調査される予定である。