High-power ion heating of merging spherical tokamak (ST) plasma has been investigated using TS-3U, TS-4, and UTST at the University of Tokyo for future direct access to burning high-beta ST plasma without using any additional heating. We developed a two-fluid/kinetic interpretation of the promising scaling of ion heating energy that increases with the square of reconnecting magnetic field Brec ∼ poloidal magnetic field Bp. We find that reconnection heating creates interesting high-beta ST plasmas with hollow currents and broad/hollow Ti profiles. These high-beta ST plasmas often have reversed-shear or absolute minimum-B profiles, depending on their reconnection heating power and q-values.
将来の追加加熱を用いない燃焼高ベータSTプラズマへの直接到達を目指し、東京大学のTS-3U、TS-4、UTSTを用いて、合体球状トカマク(ST)プラズマの高パワーイオン加熱を調査した。我々は、イオン加熱エネルギーが再接続磁場Brec ∼ ポロイダル磁場Bpの二乗で増加するという有望なスケーリングの二流体／運動論的解釈を構築した。再接続加熱が、中空電流およびブロード／中空なTi分布を持つ興味深い高ベータSTプラズマを生成することを見いだした。これらの高ベータSTプラズマは、その再接続加熱パワーとq値に応じて、反転シアまたは絶対最小Bプロファイルを持つことが多い。