In tokamaks, helium plasmas are regularly observed to have significantly lower confinement than deuterium plasmas. For the first time, in the ASDEX Upgrade tokamak the confinement of helium plasmas is experimentally demonstrated to increase with increasing fraction of electron heating, reaching values comparable to those of the deuterium plasmas. Nonlinear electromagnetic gyrokinetic simulations show that the different impact of zonal flows in regulating the core turbulence in the limit of low electron heating in D and He plasmas breaks the gyro-Bohm scaling of transport, leading to higher levels of transport in He. The thermal coupling between electrons and ions and stronger destabilization of electron temperature gradient modes lead to reduced confinement at the edge of He plasmas.
トカマクにおいて、ヘリウムプラズマは重水素プラズマよりも著しく低い閉じ込めを示すことが定常的に観測されている。ASDEX Upgradeトカマクにおいて、ヘリウムプラズマの閉じ込めが電子加熱割合の増加とともに向上し、重水素プラズマと同等の値に達することが、初めて実験的に実証された。非線形電磁ジャイロ運動論シミュレーションにより、DプラズマとHeプラズマにおいて低電子加熱極限でのコア乱流の制御における帯状流の影響の差異が輸送のジャイロボーム則スケーリングを破り、Heプラズマにおいてより高いレベルの輸送をもたらすことが示された。電子とイオン間の熱結合および電子温度勾配モードのより強い不安定化が、Heプラズマの周辺部における閉じ込めの低下をもたらす。