The objectives of NSTX-U research are to reinforce the advantages of STs while addressing the challenges. To extend confinement physics of low-A, high beta plasmas to lower collisionality levels, understanding of the transport mechanisms that set confinement performance and pedestal profiles is being advanced through gyrokinetic simulations, reduced model development, and comparison to NSTX experiment, as well as improved simulation of RF heating. To develop stable non-inductive scenarios needed for steady-state operation, various performance-limiting modes of instability were studied, including MHD, tearing modes, and energetic particle instabilities. Predictive tools were developed, covering disruptions, runaway electrons, equilibrium reconstruction, and control tools. To develop power and particle handling techniques to optimize plasma exhaust in high performance scenarios, innovative lithium-based solutions are being developed to handle the very high heat flux levels that the increased heating power and compact geometry of NSTX-U will produce, and will be seen in future STs. Predictive capabilities accounting for plasma phenomena, like edge harmonic oscillations, ELMs, and blobs, are being tested and improved. In these ways, NSTX-U researchers are advancing the physics understanding of ST plasmas to maximize the benefit that will be gained from further NSTX-U experiments and to increase confidence in projections to future devices.
NSTX-U研究の目的は、STの利点を強化しつつ課題に対処することである。low-A、high betaプラズマの閉じ込め物理をより低い衝突率領域へ拡張するために、閉じ込め性能とペデスタル分布を決定する輸送機構の理解が、ジャイロ運動論的シミュレーション、簡約モデル開発、NSTX実験との比較、ならびにRF加熱シミュレーションの改善を通じて進められている。定常運転に必要な安定な非誘導シナリオを開発するために、MHD、テアリングモード、高エネルギー粒子不安定性を含む、性能を制限するさまざまな不安定性モードが研究された。ディスラプション、逃走電子、平衡再構成、および制御ツールを網羅する予測ツールが開発された。高性能シナリオにおけるプラズマ排気を最適化するための電力・粒子処理技術を開発するために、NSTX-Uの増大した加熱電力とコンパクトな形状が生み出す非常に高い熱流束レベルを処理するための革新的なリチウムベースの解決策が開発されており、これは将来のSTでも見られるであろう。エッジ高調波振動、ELM、ブロブなどのプラズマ現象を考慮した予測能力が試験され、改善されている。これらの方法により、NSTX-U研究者は、今後のNSTX-U実験から得られる利益を最大化し、将来の装置への外挿に対する信頼性を高めるために、STプラズマの物理的理解を進めている。