In the first four years of the LHD experiment, several encouraging results have emerged, the most significant of which is that MHD stability and good transport are compatible in the inward shifted axis configuration. The observed energy confinement at this optimal configuration is consistent with ISS95 scaling with an enhancement factor of 1.5. The confinement enhancement over the smaller heliotron devices is attributed to the high edge temperature. We find that the plasma with an average beta of 3% is stable in this configuration, even though the theoretical stability conditions of Mercier modes and pressure driven low-n modes are violated. In the low density discharges heated by NBI and ECR, internal transport barrier (ITB) and an associated high central temperature (>10 keV) are seen. The radial electric field measured in these discharges is positive (electron root) and expected to play a key role in the formation of the ITB. The positive electric field is also found to suppress the ion thermal diffusivity as predicted by neoclassical transport theory. The width of the externally imposed island is found to decrease when the plasma is collisionless with finite beta and increase when the plasma is collisional. The ICRF heating in LHD is successful and a high energy tail (up to 500 keV) has been detected for minority ion heating, demonstrating good confinement of the high energy particles. The magnetic field line structure unique to the heliotron edge configuration is confirmed by measuring the plasma density and temperature profiles on the divertor plate. A long pulse (2 min) discharge with an ICRF power of 0.4 MW has been demonstrated and the energy confinement characteristics are almost the same as those in short pulse discharges.
LHD実験の最初の4年間において、いくつかの有望な結果が得られた。その中で最も重要なのは、内側シフト軸配置においてMHD安定性と良好な輸送が両立することである。この最適配置で観測されたエネルギー閉じ込めは、増倍率1.5でISS95スケーリングと一致する。より小型のヘリオトロン装置に対する閉じ込めの向上は、高い周辺温度に起因する。平均ベータ3%のプラズマは、Mercierモードおよび圧力駆動の低nモードの理論的安定条件が満たされないにもかかわらず、この配置において安定であることが分かる。NBIおよびECRで加熱された低密度放電において、内部輸送障壁(ITB)とそれに伴う高い中心温度(>10 keV)が観測される。これらの放電で測定された径方向電場は正(電子ルート)であり、ITBの形成に重要な役割を果たすと期待される。正の電場は、新古典輸送理論で予測されるように、イオン熱拡散係数を抑制することも見出された。外部から印加されたアイランドの幅は、プラズマが有限ベータの無衝突状態である場合には減少し、衝突状態である場合には増加することが見出された。LHDにおけるICRF加熱は成功しており、少数イオン加熱に対して高エネルギーテール(最大500 keV)が検出され、高エネルギー粒子の良好な閉じ込めが実証された。ヘリオトロン周辺配置に特有の磁力線構造は、ダイバータ板上のプラズマ密度および温度分布の測定によって確認された。ICRFパワー0.4 MWでの長パルス(2分)放電が実証され、エネルギー閉じ込め特性は短パルス放電のものとほぼ同じである。