Internal transport barriers (ITBs) in the ion channel in the tokamak ASDEX Upgrade allow for high energy confinement but collapse after only several energy confinement times. In this paper we show that in most cases the ITB phase is terminated clearly before the first ELM burst, thereby ruling out the ELMs as the main trigger of the ITB collapse. For the first time, the ITB formation and sustainment are found to be associated with a mechanism of transport suppression based on thermal ions dilution by the injected fast ions. Interestingly, such ITBs do not require reversed magnetic shear. The linear growth rate of the ion temperature gradient driven mode is computed as a function of the fast ion fraction with gyrokinetic stability analysis. Monte Carlo simulations predict the fast ion population to be above the gyrokinetic critical fraction in a region consistent with the experimental ITB width. The density threshold documented for the onset of ASDEX Upgrade ion ITBs is explained. The role of Ti/Te and of the plasma sheared rotation for ITB sustainment are analysed. The stabilization mechanism presented here is consistent with the observed ITB lifetime of the order of the beam slowing down time. A possible runaway mechanism leading to ITB collapse is described. Finally, the relevance of this particular ITB scheme for ITER is discussed.
内部輸送障壁（ITB）は、トカマクASDEX Upgradeにおけるイオン輸送障壁において高いエネルギー閉じ込めを可能にするが、エネルギー閉じ込め時間のわずか数倍後に崩壊する。本論文では、ほとんどの場合においてITB位相が最初のELMバーストより明確に前に終了することを示し、これによりELMがITB崩壊の主な引き金ではないことを結論づける。初めて、ITBの形成と維持が、入射高速イオンによる熱イオンの希釈に基づく輸送抑制機構と関連付けられることを示す。興味深いことに、このようなITBは負磁気シアを必要としない。イオン温度勾配駆動モードの線形成長率を、ジャイロ運動論的安定性解析により高速イオン割合の関数として計算する。モンテカルロシミュレーションは、実験で観測されたITB幅と一致する領域において、高速イオン集団がジャイロ運動論的臨界割合を超えていることを予測する。ASDEX UpgradeにおけるイオンITB発現の閾値として報告されている密度条件が説明される。ITB維持におけるTi/Te比およびプラズマ回転シアの役割が解析される。提示された安定化機構は、ビーム減速時間のオーダーで観測されるITB寿命と整合する。ITB崩壊に至る可能性のある runaway 機構が記述される。最後に、この特定のITB方式のITERへの適用可能性が議論される。