This paper reports observations of the LH transition at very low density in the experiments on counter-current neutral beam injection (NBI) in the TUMAN-3M tokamak. The transition has been found at a target average density of as low as 0.5 × 1019 m−3, which is lower by a factor of 2.5 than the LH transition density boundary in ohmic and co-current NBI heated plasmas. Relatively low input power in counter-NBI experiments is noticed: Pinput = 130–270 kW. In contrast, in the case of co-NBI the LH transition is difficult at low density. No transition is possible at the above density with co-NBI Pinput up to 500 kW. A model that predicts the generation of a negative radial electric field Er, which is thought to help LH transition during counter-NBI, is suggested. The model conjectures the development of the Er and toroidal rotation Vϕ in the presence of large ion orbit losses in the counter-NBI scheme. Measurements of the plasma potential by the heavy ion beam probe technique and edge radial electric field by electrostatic probes indicating negative Er emergence in the counter-NBI scenario are presented. Doppler spectroscopy of B3+ impurity ions has shown an increase in the Vϕ of 16 ± 6 km s−1 after counter-NBI switch on. The measured Vϕ agrees with the above model estimations.
本論文は、TUMAN-3Mトカマクにおける逆電流中性粒子ビーム入射（NBI）実験での極低密度におけるLH遷移の観測について報告する。遷移は、目標平均密度が 0.5 × 1019 m−3 という低さで見いだされた。これは、オーミックおよび同電流NBI加熱プラズマにおけるLH遷移密度境界より2.5倍低い。カウンターNBI実験では投入電力が比較的低いことが注目される：Pinput = 130–270 kW。対照的に、コNBIの場合、低密度でのLH遷移は困難である。上記の密度では、Pinput が 500 kW までのコNBIでは遷移は不可能である。カウンターNBI中のLH遷移を助けると考えられている負の径方向電場 Er の生成を予測するモデルが提案されている。このモデルは、カウンターNBI方式における大きなイオン軌道損失の存在下での Er とトロイダル回転 Vϕ の発達を推測する。重イオンビームプローブ法によるプラズマ電位と、静電プローブによる周辺径方向電場の測定結果が提示され、カウンターNBIシナリオにおける負の Er の出現が示されている。B3+ 不純物イオンのドップラー分光法により、カウンターNBI投入後に Vϕ が 16 ± 6 km s−1 増加することが示された。測定された Vϕ は上記のモデル推定と一致する。