Recent JT-60U experimental results towards the development of a steady-state advanced tokamak scenario are presented. The JT-60U experiments within the past two years emphasize the extension of the operation regimes and the development of active control for high bootstrap current fraction plasmas with a strong linkage between pressure and current profiles. Reduction of a toroidal magnetic field ripple by installing ferritic steel tiles decreases the fast ion loss and consequently enables one to access the new regimes due to an increase in net heating power. The decrease in the fast ion loss also contributes to access to the new regimes through confinement improvement attributed to the reduction of counter toroidal rotation. High βN (∼4.2) exceeding the no-wall ideal limit is achieved at li = 0.8–1 in the high βp ELMy H-mode plasmas with a weak positive shear at the large volume configuration close to the wall. The large volume configuration had so far suffered from the large toroidal field ripple. The value of βN reaches the ideal wall limit, where RWM is suppressed by the plasma rotation. Small critical rotation velocity about 0.3% of Alfvén velocity is found for suppressing RWM. High βN · HH98(y,2) of 2.2 with βN ∼ 2.3 and HH98(y,2) ∼ 1 is sustained for 23.1 s, significantly longer than the current diffusion time (∼12τR) in the high βp ELMy H-mode plasmas. This duration is extended to a time scale for enhancement of recycling owing to a decrease in the wall-pumping rate. Successful recycling and density control is demonstrated for ∼30 s in the enhanced recycling regime even with outgas from the wall by maximizing the divertor pumping rate in the high-density ELMy H-mode plasmas. With small effects of the toroidal field ripple reduction, the controllability is investigated in the reversed shear (RS) plasmas with a high bootstrap current fraction (fBS) of ∼0.7–1. It is difficult to sustain these plasmas using a feedback control scheme for global parameter such as stored energy and the duration is determined by the ideal limit or slow ITB degradation in the linkage of current and pressure profiles. Real time qmin control is demonstrated with MSE diagnostic and LHCD at fBS = 0.46 with the strong pressure and current profile linkage. Physics studies also progress towards burning plasma control. Semi-global change of the ITB structure is observed in both high βp mode and RS plasmas. Complete NTM suppression is demonstrated with misalignment of ECCD position less than about half of the island width. Fast ELM propagation to the main chamber wall is observed, and significant hydrogen retention in the main chamber wall is found. In the plasma-shadowed area underneath the divertor region, the averaged carbon deposition rate is significantly low, however the (H + D)/C retention rate is high (∼0.8).
最近のJT-60U実験結果に基づく定常先進トカマクシナリオの開発に向けた成果を提示する。過去2年間のJT-60U実験は、圧力分布と電流分布の強い連関を有する高ブートストラップ電流分画プラズマにおける運転領域の拡大と能動制御の開発に焦点を当てた。フェライト鋼タイルの設置によるトロイダル磁場リップルの低減は、高速イオン損失を減少させ、その結果、正味の加熱パワーの増加により新たな運転領域へのアクセスを可能にした。高速イオン損失の低減はまた、反トロイダル回転の低減に起因する閉じ込め改善を通じて、新たな運転領域へのアクセスに寄与した。壁に近い大容積配位における弱い正磁気シアを有する高βp ELMy Hモードプラズマにおいて、無壁理想限界を超える高βN（∼4.2）がli = 0.8–1で達成された。大容積配位はこれまで大きなトロイダル磁場リップルの影響を受けていた。βNの値は理想壁限界に達し、RWMはプラズマ回転により抑制された。RWM抑制のための臨界回転速度はアルフヴェン速度の約0.3%であることが見出された。高βp ELMy Hモードプラズマにおいて、βN ∼ 2.3、HH98(y,2) ∼ 1を有する高βN・HH98(y,2) = 2.2が23.1秒間維持され、これは電流拡散時間（∼12τR）よりも有意に長い。この持続時間は、壁ポンピング効果の低減によるリサイクリングの増強により、より長い時間スケールに拡張された。高密度ELMy Hモードプラズマにおいて、ダイバータ排気を最大化することにより、壁からのガス放出がある場合でも、増強リサイクリング領域でのリサイクリングと密度制御の成功が約30秒間実証された。トロイダル磁場リップル低減の効果が小さい条件下で、高ブートストラップ電流分画（fBS ∼ 0.7–1）を有する反転磁気シア（RS）プラズマにおける制御可能性が調査された。蓄積エネルギーなどのグローバルパラメータを用いたフィードバック制御方式ではこれらのプラズマを維持することは困難であり、その持続時間は電流・圧力分布の連関における理想限界またはITBの緩やかな劣化によって決定された。MSE診断とLHCDを用いた実時間qmin制御がfBS = 0.46で実証され、圧力・電流分布の強い連関が示された。物理研究は燃焼プラズマ制御に向けて進展している。高βpモードとRSプラズマの両方においてITB構造の半グローバルな変化が観測された。ECCD位置の誤差が島幅の約半分以下であれば、完全なNTM抑制が実証された。主容器壁への高速ELM伝播が観測され、主容器壁における有意な水素保持が見出された。ダイバータ下部のプラズマ陰影領域では、平均炭素堆積速度は有意に低いものの、(H + D)/C保持率は高い（∼0.8）。