A significant improvement of plasma parameters in the optimized stellarator W7-X is found after injections of frozen hydrogen pellets. The ion temperature in the post-pellet phase exceeds 3 keV with 5 MW of electron heating and the global energy confinement time surpasses the empirical ISS04-scaling. The plasma parameters realized in such experiments are significantly above those in comparable gas-fuelled discharges. In this paper, we present details of these pellet experiments and discuss the main plasma properties during the enhanced confinement phases. Local power balance is applied to show that the heat transport in post-pellet phases is close to the neoclassical level for the ion channel and is about a factor of two above that level for the combined losses. In comparable gas-fuelled discharges, the heat transport is by about ten times larger than the neoclassical level, and thus is largely anomalous. It is further observed that the improvement in the transport is related to the peaked density profiles that lead to a stabilization of the ion-scale turbulence.
最適化されたステラレーターW7-Xにおいて、凍結水素ペレット注入後にプラズマパラメータの大幅な改善が見出された。ペレット注入後のイオン温度は、5 MWの電子加熱により3 keVを超え、全球エネルギー閉じ込め時間は経験則ISS04スケーリングを上回る。このような実験で実現されたプラズマパラメータは、同等のガス供給放電におけるものよりも有意に高い。本論文では、これらのペレット実験の詳細を示し、高閉じ込めフェーズ中の主要なプラズマ特性について議論する。局所パワーバランス解析により、ペレット注入後のフェーズにおける熱輸送は、イオンチャネルについては新古典論レベルに近く、全損失についてはその約2倍であることが示される。一方、同等のガス供給放電では、熱輸送は新古典論レベルの約10倍であり、したがって大部分が異常輸送である。さらに、輸送の改善は、イオンスケールの乱流の安定化をもたらす尖塔型密度分布に関連していることが観測される。