The relationship between particle and heat transport in an internal transport barrier (ITB) has been systematically investigated in reversed shear (RS) and high βp mode plasmas of JT-60U. The electron effective diffusivity is well correlated with the ion thermal diffusivity in the ITB region. The ratio of particle flux to electron heat flux, calculated on the basis of the linear stability analysis, shows a similar tendency to an experiment in the RS plasma with a strong ITB. However, the calculated ratio of ion anomalous heat flux to electron heat flux is smaller than the experiment in the ITB region. Helium and carbon are not accumulated inside the ITB even with ion heat transport close to a neoclassical level, but argon is accumulated. The helium diffusivity (DHe) and the ion thermal diffusivity (χi) are 5–15 times higher than the neoclassical level in the high βp mode plasma. In the RS plasma, DHe is reduced from 6–7 times to a 1.4–2 times higher level than the neoclassical level when χi is reduced from 7–18 times to a 1.2–2.6 times higher level than the neoclassical level. The carbon and argon diffusivities estimated assuming the neoclassical inward convection velocity are 4–5 times larger than the neoclassical value, even when χi is close to the neoclassical level. Argon exhaust from the inside of the ITB is demonstrated by applying electron cyclotron heating (ECH) in the high βp mode plasma, where both electron and argon density profiles become flatter. The flattening of the argon density profile is consistent with the reduction of the neoclassical inward convection velocity due to the reduction of the bulk plasma density gradient. In the RS plasma, the density gradient is not decreased by ECH and argon is not exhausted. These results suggest the importance of density gradient control in suppressing impurity accumulation.
内部輸送障壁(ITB)における粒子輸送と熱輸送の関係は、JT-60Uの反転シア(RS)および高βpモードプラズマにおいて系統的に調査された。電子実効拡散係数は、ITB領域におけるイオン熱拡散係数とよく相関している。線形安定性解析に基づいて計算された粒子束と電子熱流束の比は、強いITBを有するRSプラズマにおける実験と同様の傾向を示す。しかしながら、計算されたイオン異常熱流束と電子熱流束の比は、ITB領域における実験よりも小さい。ヘリウムおよび炭素は、イオン熱輸送が新古典論的レベルに近いにもかかわらずITB内部に蓄積しないが、アルゴンは蓄積する。ヘリウム拡散係数(DHe)およびイオン熱拡散係数(χi)は、高βpモードプラズマにおいて新古典論的レベルの5〜15倍高い。RSプラズマでは、χiが新古典論的レベルの7〜18倍から1.2〜2.6倍高いレベルに低減されるとき、DHeは新古典論的レベルの6〜7倍から1.4〜2倍高いレベルに低減される。新古典論的内向き対流速度を仮定して推定された炭素およびアルゴン拡散係数は、χiが新古典論的レベルに近い場合でも、新古典論的値の4〜5倍大きい。高βpモードプラズマにおいて電子サイクロトロン加熱(ECH)を印加することにより、ITB内部からのアルゴン排気が実証され、そこでは電子およびアルゴン密度分布の両方がより平坦になる。アルゴン密度分布の平坦化は、バルクプラズマ密度勾配の低減による新古典論的内向き対流速度の低減と整合的である。RSプラズマでは、密度勾配はECHによって減少せず、アルゴンは排気されない。これらの結果は、不純物蓄積の抑制における密度勾配制御の重要性を示唆している。