In order to understand the mechanisms for the H-mode density limit in machines with fully metallic walls, systematic investigations of H-mode density limit plasmas in experiments with deuterium and hydrogen external gas fuelling have been performed on JET-ILW.The observed H-mode density limit on JET in D- as well as in H-plasmas demonstrates similar operation phases: the stable H-mode phase, degrading H-mode, breakdown of the H-mode with energy confinement deterioration accompanied by a dithering cycling phase, followed by the L-mode phase.The density limit is not related to an inward collapse of the hot core plasma due to an overcooling of the plasma periphery by radiation. Indeed, independently of the isotopic effect, the total radiated power stay almost constant during the H-mode phase until the H-L back transition. It was observed in D- and H-plasmas that neither detachment, nor the X-point MARFE itself do trigger the H-L transition and that they thus do not present a limit on the plasma density. It is the plasma confinement, most likely determined by edge parameters, which is ultimately responsible for the H-mode DL.By comparing similar discharges but fuelled with either deuterium or hydrogen, we have found that the H-mode density limit exhibits a dependence on the isotope mass: the density limit is up to 35% lower in hydrogen compared to similar deuterium plasma conditions (the obtained density limit is in agreement with the Greenwald limit for D-plasma). In addition, the density limit is nearly independent of the applied power both in deuterium or hydrogen fuelling conditions.The measured Greenwald fractions are consistent with the predictions from a theoretical model based on an MHD instability theory in the near-SOL. The JET operational domains are significantly broadened when increasing the plasma effective mass (e.g. tritium or deuterium–tritium operation), i.e. the L to H power threshold is reduced whereas the density limit for the L-mode back transition is increased.
JET-ILWにおいて、重水素および水素の外部ガス燃料供給を用いた実験におけるHモード密度限界プラズマの系統的調査が実施された。JETにおけるDプラズマおよびHプラズマの両方で観測されたHモード密度限界は、同様の運転フェーズを示す：安定Hモードフェーズ、劣化Hモード、エネルギー閉じ込めの劣化を伴うHモードの崩壊とそれに伴うディザリングサイクルフェーズ、その後のLモードフェーズである。密度限界は、放射によるプラズマ周辺部の過冷却に起因する高温コアプラズマの内向き崩壊とは関係ない。実際、同位体効果とは無関係に、総放射パワーはH-L逆遷移までのHモードフェーズ中ほぼ一定に保たれる。DプラズマおよびHプラズマにおいて、デタッチメントもX点MARFE自体もH-L遷移を引き起こさず、したがってそれらがプラズマ密度に対する限界を示さないことが観察された。最終的にHモードDLに責任があるのは、おそらく周辺パラメータによって決定されるプラズマ閉じ込めである。重水素または水素のいずれかで燃料供給された類似の放電を比較することにより、Hモード密度限界が同位体質量に依存することが我々は見出した：密度限界は、同様の重水素プラズマ条件と比較して水素では最大35%低い（得られた密度限界はDプラズマのグリーンワルド限界と一致している）。さらに、密度限界は、重水素または水素の燃料供給条件の両方において、印加パワーにほぼ依存しない。測定されたグリーンワルド分率は、近SOLにおけるMHD不安定性理論に基づく理論モデルからの予測と一致している。JETの運転領域は、プラズマ実効質量を増加させると（例えばトリチウムまたは重水素-トリチウム運転）、大幅に拡大される。すなわち、LからHへのパワー閾値は低下する一方、Lモード逆遷移の密度限界は増加する。