DIII-D has recently demonstrated improved energy confinement by injecting neutral deuterium gas into high performance near-double null divertor (DND) plasmas during high power operation. Representative parameters for these plasmas are: q95 = 6, PIN up to 15 MW, H98 = 1.4–1.8, and βN = 2.5–4.0. The ion B × B direction is away from the primary X-point. While plasma conditions at lower to moderate power input (e.g. ⩽11 MW) are shown to be favorable to successful puff-and-pump radiating divertor applications, particularly when using argon seeds, plasma behavior at higher powers (e.g. ⩾14 MW) may make successful puff-and-pump operation more problematic. In contrast to lower powered high performance plasmas, both τE and βN in the high power cases (⩾14 MW) increased and ELM frequency decreased, as density was raised by deuterium gas injection. Improved performance in the higher power plasmas was tied to higher pedestal pressure, which according to peeling-ballooning mode stability analysis using the ELITE code could increase with density along the kink/peeling stability threshold, while the pedestal pressure gradient in the lower power discharges were limited by the ballooning threshold. This resulted in improved fueling efficiency and ≈10% higher τE and βN than is normally observed in comparable high performance plasmas on DIII-D. Applying the puff-and-pump radiating divertor approach at moderate versus high power input is shown to result in a much different evolution in core and pedestal plasma behavior. We find that injecting deuterium gas into these highly powered DND plasmas may open up a new avenue for achieving elevated plasma performance, including better fueling, but the resulting higher density may also complicate application of a radiating divertor approach to heat flux reduction in present-day tokamaks, if scenarios involving second-harmonic electron cyclotron heating are used.
DIII-Dは最近、高出力運転中に高性能なニアダブルヌルダイバータ（DND）プラズマへ中性重水素ガスを注入することにより、エネルギー閉じ込めの改善を実証した。これらのプラズマの代表的なパラメータは以下の通りである：q95 = 6、PINは最大15 MW、H98 = 1.4–1.8、βN = 2.5–4.0。イオンのB × B方向は主X点から離れる方向である。低出力から中程度の入力電力（例：⩽11 MW）におけるプラズマ条件は、特にアルゴンシードを用いた場合に、パフ・アンド・ポンプ放射ダイバータの適用に成功するのに有利であることが示されている一方、より高い電力（例：⩾14 MW）では、パフ・アンド・ポンプ運転の成功がより困難になる可能性がある。低出力の高性能プラズマとは対照的に、高出力の場合（⩾14 MW）では、重水素ガス注入による密度上昇に伴い、τEとβNの両方が増加し、ELM周波数は減少した。高出力プラズマにおける性能向上は、より高いペデスタル圧力に関連しており、ELITEコードを用いたピーリング・バルーニングモード安定性解析によれば、ペデスタル圧力はキンク／ピーリング安定性限界に沿って密度とともに増加し得る一方、低出力放電におけるペデスタル圧力勾配はバルーニング限界によって制約された。この結果、DIII-Dにおける同等の高性能プラズマで通常観測される値と比較して、燃料供給効率が改善され、τEとβNが約10%高くなった。パフ・アンド・ポンプ放射ダイバータ手法を中程度の入力電力に適用した場合と高出力に適用した場合とでは、コアおよびペデスタルプラズマの挙動の時間発展に大きな違いが見られることが明らかになった。我々は、これらの高出力DNDプラズマへの重水素ガス注入が、より優れた燃料供給を含む高性能プラズマの達成に向けた新たな道を開く可能性がある一方、第二高調波電子サイクロトロン加熱を用いるシナリオでは、結果として生じる高密度化が、現在のトカマクにおける熱流束低減のための放射ダイバータ手法の適用を複雑にする可能性もあることを見出した。