Hydrogen isotope effects on H-mode confinement in JT-60U are reviewed. The thermal energy confinement time becomes longer in deuterium by a factor of ∼1.4 than in hydrogen at a given absorbed power. When the absorbed power is fixed, the values of electron and ion temperature become evidently higher in deuterium than in hydrogen throughout the entire range of minor radius whereas the electron density profiles are nearly the same. Hence, the effective heat diffusivity becomes relatively lower in deuterium than in hydrogen. When the thermal stored energy is fixed, identical profiles for the electron density, electron temperature, and ion temperature are obtained for hydrogen and deuterium plasmas, whereas the required power clearly increases for hydrogen, which results in reduction of heat diffusivity for deuterium. The inverse of the ion-temperature-gradient (ITG) scale length required for a given ion heat diffusivity increased by a factor of approximately 1.2 for deuterium compared with that for hydrogen. Similar density profiles are formed for the hydrogen and deuterium plasmas despite the higher turbulent particle flux for the hydrogen case, suggesting that turbulent particle transport is more suppressed in the deuterium plasmas. The gyrokinetic calculation indicates that the stabilization effect of e-i collisionality on the TEM is more significant for deuterium plasmas and causes the difference in the quasilinear diffusivity between the two cases. The edge-core interplay leading to the overall H-mode confinement is also addressed where the effect of the hydrogen isotopic composition was involved. The correlation between edge pedestal pressure and global poloidal beta holds true consistently regardless of the difference in the isotopic composition. A higher value of global poloidal beta was obtained for deuterium because of its smaller ITG scale length and because of the additional stored energy in the thermal and fast ion components, the latter due to an increase of slowing down time with an increase of isotopic mass.
JT-60UにおけるHモード閉じ込めに対する水素同位体効果を概説する。熱エネルギー閉じ込め時間は、与えられた吸収パワーにおいて、水素と比較して重水素では約1.4倍長くなる。吸収パワーを固定した場合、電子温度とイオン温度の値は、小半径全体にわたって水素よりも重水素の方が明らかに高くなる一方、電子密度分布はほぼ同じである。したがって、有効熱拡散係数は水素よりも重水素の方が相対的に低くなる。熱蓄積エネルギーを固定した場合、水素プラズマと重水素プラズマにおいて電子密度、電子温度、イオン温度の分布は同一となる一方、必要とされるパワーは水素の方が明らかに増加し、その結果、重水素の熱拡散係数は減少する。与えられたイオン熱拡散係数に対して必要とされるイオン温度勾配(ITG)スケール長の逆数は、水素と比較して重水素では約1.2倍増加する。水素プラズマと重水素プラズマでは、水素の場合の乱流粒子フラックスが高いにもかかわらず、同様の密度分布が形成されることから、重水素プラズマでは乱流粒子輸送がより抑制されることが示唆される。ジャイロ運動論的計算は、電子-イオン衝突頻度のTEMに対する安定化効果が重水素プラズマにおいてより顕著であり、両者の準線形拡散係数の差を生じさせることを示している。Hモード閉じ込め全体をもたらすエッジ-コア結合も、水素同位体組成の効果が関与する点に着目して考察する。エッジペデスタル圧力とグローバルポロイダルベータの相関は、同位体組成の違いによらず一貫して成立する。重水素ではグローバルポロイダルベータが高くなるが、これはITGスケール長が小さくなることと、熱成分および高速イオン成分の蓄積エネルギーが増加することによるものであり、後者は同位体質量の増加に伴う減速時間の延長に起因する。