High densities exceeding the Greenwald limit by a factor of 1.7 have been obtained in L-mode discharges with high internal inductances of ℓi as high as 2.8 in JT-60U. The internal inductance is controlled by ramping down the plasma current. In addition to the extension of the operational regime limited by disruptions, confinement performance remains as good as an H89PL factor of 1.6 even above the Greenwald limit. While an earlier high ℓi study has indicated core confinement improvement due to enhancement of the poloidal field, the additional improvement of the tolerance against the high density turned out to be correlated with high edge temperature. The normalized density when the detachment occurs, characterized by a decrease in the Dα signal at the divertor, is even higher in the case with no disruption than in the case with a disruption. These comparisons have indicated that the improvement in thermal and particle transport does exist in the periphery and in the edge in high ℓi plasmas, and the shift of the density limit towards higher densities is observed coincidently. Although the high ℓi discharge studied here lies outside the usual parameter space for steady-state operation of a tokamak, demonstration of a stable discharge with good confinement beyond the Greenwald limit suggests that the magnetic shear at the edge is one key parameter to uncover the physical elements of the operational density limit.
グリーンワルド限界を1.7倍超える高密度が、JT-60Uにおいてℓiが2.8にも達する高い内部インダクタンスを持つLモード放電で得られた。内部インダクタンスはプラズマ電流をランプダウンすることにより制御される。ディスラプションによって制限される運転領域の拡大に加えて、閉じ込め性能はグリーンワルド限界を超えてもH89PL係数1.6と同等の良さを維持する。これまでの高ℓi研究ではポロイダル磁場の増強によるコア閉じ込めの改善が示されていたが、高密度に対する耐性のさらなる改善は高い周辺温度と相関があることが判明した。ダイバータにおけるDα信号の減少によって特徴づけられる剥離発生時の規格化密度は、ディスラプションを起こさない場合の方がディスラプションを起こす場合よりもさらに高い。これらの比較は、高ℓiプラズマにおいて周辺部および端部での熱・粒子輸送の改善が存在し、密度限界の高密度側へのシフトが同時に観測されることを示している。ここで研究された高ℓi放電はトカマクの定常運転の通常のパラメータ空間の外にあるが、グリーンワルド限界を超えた良好な閉じ込めを伴う安定放電の実証は、端部の磁気シアが運転密度限界の物理的要素を解明するための重要なパラメータの一つであることを示唆している。