In recent years, measurements on the ASDEX Upgrade tokamak and modelling performed for plasmas with hydrogen (H) and deuterium (D) as the main gas have improved our understanding of the ion mass dependencies in fusion plasmas. The observed isotope effects can be explained with established physics processes which highlight the importance of treating heat transport with coupled electron and ion heat channels. In the core of electron heated L-mode plasmas, the mass dependence of the electron–ion equipartition results in a reduction of with increasing ion mass. Combined with higher profile stiffness in the ions compared to the electrons, this results in improved core confinement for higher ion masses. At the edge of L-mode plasmas where a higher collisionality is observed, parallel electron dynamics is fundamental for turbulence. The parallel electron dynamics term in the gyrokinetic equations directly depends on , resulting in a different kinetic response with different ion mass. Higher turbulent fluxes are expected with lower ion mass. This is consistent with the difference in observed in the experiment. The mass dependence of turbulent transport in the L-mode edge has direct consequences for the L–H transition. More heating power is required to enter the H-mode at lower mass (). This is expected if the critical E × B shearing rate is important for the transition from L to H mode. In the H-mode pedestal, remains important to regulate the turbulent transport. The electrons do not contribute to and the enhanced equipartition for lower ion masses causes a shift from the ion channel to the electron channel in the absolute heat fluxes. Consequently, the inter edge localised mode (ELM) transport is found to be higher with lower isotope mass. This enhanced transport in H can prevent the pedestal from reaching the peeling–ballooning stability boundary with engineering parameters where D plasmas are peeling–ballooning unstable. Increasing the triangularity reduces the inter ELM transport in H stronger than in comparable D plasmas. For matched pedestal top and matched heat sources, the core heat transport is found to be similar for H and D when the fast-ion content is low. When ion temperature gradient turbulence stabilisation by fast ions becomes relevant, the mass dependent fast-ion slowing down results in higher fast-ion content in D and therefore in a reduction of ion heat transport in the core. Then, even for matched pedestals .
近年、ASDEX Upgradeトカマクにおける測定と、水素（H）および重水素（D）を主ガスとするプラズマに対して実施されたモデリングにより、核融合プラズマにおけるイオン質量依存性の理解が深まった。観測された同位体効果は、電子熱輸送とイオン熱輸送を結合させた熱輸送を扱うことの重要性を強調する確立された物理過程によって説明できる。電子加熱Lモードプラズマのコア領域では、電子–イオン間のエネルギー平衡の質量依存性により、イオン質量の増加に伴って［何らかの量］が減少する。これに、イオンにおける温度勾配の剛性が電子よりも高いことが組み合わさることで、イオン質量が大きい場合にコア閉じ込めが改善される。Lモードプラズマの周辺領域では、より高い衝突頻度が観測される条件下で、乱流に対して平行方向の電子ダイナミクスが本質的な役割を果たす。ジャイロ運動論的方程式における平行方向の電子ダイナミクス項は［何らかのパラメータ］に直接依存し、その結果、イオン質量の違いに応じて異なる運動論的応答が生じる。イオン質量が小さい場合には、より大きな乱流フラックスが予想される。これは、実験で観測された［何らかの量］の差と整合する。Lモード周辺部における乱流輸送の質量依存性は、L–H遷移に直接的な影響を及ぼす。イオン質量が小さい場合には、Hモードへ遷移するためにより大きな加熱パワーが必要となる。これは、臨界E×Bシアレート［何らかの値］がLモードからHモードへの遷移にとって重要であるという予想と一致する。Hモードペデスタル領域では、［何らかの量］は乱流輸送を制御する上で引き続き重要である。電子は［何らかの量］に寄与せず、イオン質量が小さい場合には、強化された［何らかの過程］により、絶対熱流束においてイオンチャネルから電子チャネルへのシフトが生じる。その結果、周辺局在モード（ELM）輸送は、イオン質量が小さい場合に大きくなることが見出された。Hモードにおけるこの輸送の増大は、Dプラズマの工学パラメータにおいてペデスタルがペーリング–バルーニング安定性限界に達する一方で、Hプラズマではその限界に達することを妨げ得る。三角形度を増加させると、同等のDプラズマと比較して、HプラズマにおけるELM間輸送の低減効果がより強く現れる。ペデスタル頂部と熱源を一致させた場合、高速イオン含有率が低いときには、コアの熱輸送はHとDで類似していることが見出された。イオン温度勾配乱流の高速イオンによる安定化が重要になる場合には、質量に依存する高速イオンの減速により、Dにおいて高速イオン含有率が高くなり、その結果コアのイオン熱輸送が低減する。その場合、ペデスタルが一致していても［文は途切れている］。