High-Z plasmas have been produced with Ar and/or Ne gas fuelling to increase the ion temperature in Large Helical Device (LHD) plasmas heated with high-energy negative-ion-based neutral beam injection (NBI). Although the electron heating is dominant in the high-energy NBI heating, the direct ion heating power is significantly enhanced in low-density plasmas due to both an increase in the beam absorption (ionization) power and a reduction of the ion density in the high-Z plasmas. Intensive neon- and/or argon-glow discharge cleaning works well to suppress dilution of the high-Z plasmas with wall-absorbed hydrogen. As a result, the ion temperature increases with an increase in the ion heating power normalized by the ion density and reaches 10 keV. An increase in the ion temperature is also observed with the addition of centrally focused electron cyclotron resonance heating to a low-density and high-Z NBI plasma, suggesting improvement of the ion transport. The results obtained in the high-Z plasma experiments with high-energy NBI heating suggest that an increase in the direct ion heating power and improvement of the ion transport are essential to ion temperature rise, and that a high-ion temperature could be obtained as well in hydrogen plasmas with low-energy positive-NBI heating which is planned in the near future in the LHD.
高Zプラズマは、大型ヘリカル装置（LHD）において高エネルギー負イオン源中性粒子ビーム入射（NBI）で加熱されたプラズマのイオン温度を上昇させるために、Arおよび/またはNeガス供給によって生成された。高エネルギーNBI加熱では電子加熱が支配的であるが、直接イオン加熱パワーは、高Zプラズマにおけるビーム吸収（電離）パワーの増加とイオン密度の低下の両方により、低密度プラズマにおいて有意に増強される。集中的なネオンおよび/またはアルゴングロー放電洗浄は、壁に吸着した水素による高Zプラズマの希釈を抑制するのに有効である。その結果、イオン温度は、イオン密度で規格化したイオン加熱パワーの増加に伴って上昇し、10 keVに達する。また、低密度かつ高ZのNBIプラズマへの中心集束電子サイクロトロン共鳴加熱の追加によってもイオン温度の上昇が観測され、イオン輸送の改善が示唆される。高エネルギーNBI加熱を用いた高Zプラズマ実験で得られた結果は、直接イオン加熱パワーの増加とイオン輸送の改善がイオン温度上昇に不可欠であること、そしてLHDにおいて近い将来計画されている低エネルギー正イオン源NBI加熱を用いた水素プラズマでも高いイオン温度が得られる可能性があることを示している。