Plasma start-up experiments have been performed in JT-60SA under ITER-relevant low inductive electric field conditions. A systematic investigation was conducted to identify the key factors that determined the success or failure of start-up. Ohmic field null configuration (FNC) start-up experiments were found to be strongly limited by high impurity content. In EC-assisted FNC, start-up was hindered by sensitivity to device model uncertainties (e.g. discrepancies between the as-modeled CS/EF coil geometry and the effective coil positions during operation), which induced residual poloidal magnetic fields and outward plasma shifts, reducing the effectiveness of EC heating during burn-through. In contrast to FNC, the trapped particle configuration (TPC) applied a finite vertical magnetic field from the breakdown phase, enabling robust plasma position control and effective utilization of EC heating even when the breakdown timing and the early-phase poloidal field evolution are uncertain. This robustness led to the achievement of the JT-60SA first plasma. Notably, line-integrated spectroscopic diagnostics showed that, although individual differences existed between failed FNC and successful TPC discharges during the breakdown phase, the failed FNC discharges were not systematically characterized by lower breakdown-phase density or electron-temperature indicators. This indicates that, under the present EC-assisted conditions, the start-up outcome was not determined solely by the breakdown-phase plasma parameters, but was strongly affected by the subsequent impurity burn-through phase. Additional experiments demonstrated that TPC also enhanced EC-assisted breakdown, particularly for X2 heating, and enabled successful X2-only start-up. The lower power threshold for X2 start-up was found to be approximately 0.7 MW, set by the requirement for impurity burn-through rather than breakdown itself. These results demonstrate that TPC enables reliable plasma start-up under ITER- and DEMO-relevant conditions through the combined effects of robust position control and efficient EC heating.
プラズマ立ち上げ実験が、ITER関連の低誘導電場条件の下でJT-60SAにおいて実施された。立ち上げの成否を決定する主要因子を特定するための系統的調査が行われた。オーミック磁場零構成(FNC)立ち上げ実験は、高不純物含有量によって強く制限されることが見出された。EC支援FNCでは、立ち上げは装置モデルの不確実性(例えば、モデル化されたCS/EFコイル幾何形状と運転中の実効コイル位置との間の不一致)に対する感度によって妨げられ、これにより残留ポロイダル磁場と外向きプラズマシフトが誘起され、バーンスルー中のEC加熱の有効性が低下した。FNCとは対照的に、捕捉粒子配位(TPC)は絶縁破壊位相から有限な鉛直磁場を印加し、絶縁破壊タイミングおよび初期位相のポロイダル磁場発展が不確実な場合でも、頑健なプラズマ位置制御とEC加熱の効果的利用を可能にした。この頑健性により、JT-60SA初プラズマの達成がもたらされた。注目すべきことに、線積分分光診断により、絶縁破壊位相中に失敗したFNC放電と成功したTPC放電の間に個々の差異が存在したものの、失敗したFNC放電は、絶縁破壊位相の密度または電子温度指標が系統的に低いという特徴を示すわけではなかったことが示された。これは、現在のEC支援条件下では、立ち上げ結果が絶縁破壊位相のプラズマパラメータのみによって決定されるのではなく、その後の不純物バーンスルー位相によって強く影響されることを示している。追加の実験により、TPCは特にX2加熱においてEC支援絶縁破壊も向上させ、X2のみでの立ち上げ成功を可能にしたことが実証された。X2立ち上げの低パワー閾値は約0.7MWであることが見出され、これは絶縁破壊自体ではなく不純物バーンスルーの要件によって設定される。これらの結果は、TPCが頑健な位置制御と効率的なEC加熱の複合効果を通じて、ITERおよびDEMO関連条件下での信頼性の高いプラズマ立ち上げを可能にすることを実証している。