High confinement and stability are obtained simultaneously in stationary conditions in improved H-mode discharges at ASDEX Upgrade. The improved H-mode discharges are typically composed of two different phases: 'lower heating phase', where H98(y, 2) is similar to standard H-modes (H98(y, 2) ∼ 1), and 'fully developed improved H-mode phase', where H98(y, 2) is higher than standard H-modes (H98(y, 2) up to 1.4). In this paper, the confinement physics is studied by comparing these two different phases using ASTRA simulations. The results are compared with experimental observations. Firstly, the time evolution of the q-profile is simulated with ASTRA using experimental kinetic profiles and compared with experimental measurements. Secondly, the two different phases are compared by power balance analyses and predictive modelling using the Weiland model with ASTRA. Ion temperature gradient lengths and turbulence levels measured by reflectometry are compared between the two phases. Lastly, the roles of density peaking and pedestal pressure in confinement improvement are discussed. The transport analyses using the ASTRA code and experimental observations show that the fully developed improved H-mode phase is very similar to the lower heating phase in terms of core heat transport. With respect to the confinement improvement, it is suggested that the increase of the edge pedestal pressure plays an important role. Enhancement of the radial electric field at the edge is believed to be closely linked with confinement improvement at the edge pedestal region in the fully developed phase.
高閉じ込めと安定性は、ASDEX Upgradeにおける改良Hモード放電において、定常状態で同時に達成される。改良Hモード放電は、典型的には2つの異なるフェーズから構成される：「低加熱フェーズ」では、H98(y,2)が標準Hモードと同程度（H98(y,2) ∼ 1）であり、「完全発達改良Hモードフェーズ」では、H98(y,2)が標準Hモードよりも高い（H98(y,2) 最大1.4）。本論文では、ASTRAを用いたシミュレーションにより、これら2つの異なるフェーズを比較することで閉じ込め物理を研究する。結果は実験観測と比較される。まず、qプロファイルの時間発展が、実験的な運動論プロファイルを用いてASTRAでシミュレーションされ、実験測定値と比較される。次に、2つの異なるフェーズが、パワーバランス解析と、ASTRAを用いたWeilandモデルによる予測シミュレーションによって比較される。イオン温度勾配長と、反射計で測定された乱流レベルが、2つのフェーズ間で比較される。最後に、閉じ込め改善における密度ピーキングとペデスタル圧力の役割が議論される。ASTRAコードを用いた輸送シミュレーションと実験観測は、完全発達改良Hモードフェーズが、コアの熱輸送に関して低加熱フェーズと非常に類似していることを示す。閉じ込め改善に関しては、エッジのペデスタル圧力の増加が重要な役割を果たすことが示唆される。完全発達フェーズにおけるエッジペデスタル領域の閉じ込め改善には、エッジでの径電場の増強が密接に関連していると考えられる。