Effects of carbon impurities on the thermal confinement properties were discussed for carbon-pellet-injected high-Ti discharges in the Large Helical Device (LHD). To clarify their role, the amounts of carbon impurities introduced into plasmas were scanned by varying the number of injections in a discharge or the size of the pellet, and the changes of thermal confinement properties with these variations were examined. In all cases, strong correlations between the densities of carbon impurities and the thermal diffusivities of plasmas were found. Thermal diffusivities were small when the carbon densities were greater than a certain value, e.g. ∼1.5 × 1017 m3 at r/a ≈ 0.72, and the thermal diffusivity degraded drastically below this density. This indicates the existence of a threshold density of carbon impurity for an improved confinement in plasmas. Combined with the formation of the impurity hole, the variation of confinement property with carbon density can explain the degradation of ion temperature in high-Ti discharges with carbon pellet injection in the LHD.
炭素不純物が熱閉じ込め特性に及ぼす効果について、大型ヘリカル装置（LHD）における炭素ペレット入射高Ti放電において議論した。その役割を明らかにするため、1回の放電における入射回数またはペレットのサイズを変化させることにより、プラズマへ導入される炭素不純物量を走査し、それに伴う熱閉じ込め特性の変化を調べた。すべての cases において、炭素不純物密度とプラズマの熱拡散係数の間に強い相関が見出された。熱拡散係数は、r/a ≈ 0.72 において炭素密度が約1.5 × 10^17 m^-3 という特定の値よりも高い場合に小さく、この密度を下回ると熱拡散係数は大幅に劣化した。これは、プラズマにおける改善された閉じ込めに対する炭素不純物の閾値密度の存在を示している。不純物ホールの形成と併せて考えると、閉じ込め特性の炭素密度依存性は、LHDにおける炭素ペレット入射高Ti放電でのイオン温度の劣化を説明することができる。