This paper presents an overview of recent results from JT-60U. Topics we particularly focus on are (1) the mechanism determining the rotation profile and the effect of rotation on/from transport and stability, (2) the edge localized mode (ELM) physics and active ELM control and (3) plasma–wall interactions. An analysis of the momentum transport showed that rotation with a high pressure gradient can be reproduced by introducing a residual stress term proportional to the momentum diffusivity and the pressure gradient. Also, the momentum diffusivity in an internal transport barrier (ITB) region was reduced to an order similar to that of the ion thermal diffusivity. A comparison of the edge pedestal characteristics between JT-60U and JET with matched shape and operational parameters showed that the edge pressure did not change with increasing toroidal field (TF) ripple up to 1%, whereas a linear shift of the rotation velocity to the counter-direction was observed with increasing TF ripple. The absolute evaluation of tungsten accumulation in the core plasma by a spectroscopic method clarified that tungsten accumulation increased with increasing toroidal rotation in the counter-direction while an H-mode was sustained even at a tungsten density of 10−3 times the electron density. Active control of neoclassical tearing mode (NTM) islands by the electron cyclotron current drive showed that the growth of NTM islands decelerated the plasma rotation. A transition to a low-rotation frequency state occurred for larger NTM islands. A statistical analysis of the precursor of type I ELM showed a small growth rate of γ/ωA ∼ 10−3 (where γ and ωA are the growth rate and Alfvén angular frequency, respectively). The measurement of the precursor at different toroidal locations showed that the toroidal mode number was 8–10 or 14–16. Energetic-particle-driven wall modes (EWMs) were found to trigger ELMs and decrease the ELM amplitude to half of that without EWMs. Enhancement of the ELM frequency by electron cyclotron heating in the edge region of the high-field side was observed, and the frequency increase was four times than that of neutral beam injection cases having the same absorption power. Laser scattering measurement of carbon dust generation showed that the dust distribution had a peak in the far scrape-off layer and penetration into the core plasma was not significant. Depth profile measurements of deuterium and carbon in tungsten-coated tiles (tungsten thickness: 50 µm) determined that the ratio of deuterium to carbon was 0.06 ± 0.02 over a 20 µm depth, suggesting deuterium trapping by carbon in the tungsten layer. Furthermore, new records for both the beam energy of negative-ion-based neutral beams (507 keV) and the output power of 110 GHz electron cyclotron waves (1.5 MW for 4 s from one gyrotron) were achieved, which confirmed and extended the heating and current drive capabilities of ITER and JT-60SA.
本論文は、JT-60Uにおける最近の研究成果の概要を示すものである。特に焦点を当てたテーマは、(1) 回転分布を決定する機構と輸送・安定性に対する回転の影響、(2) 周辺局在モード（ELM）の物理と能動的ELM制御、(3) プラズマ・壁相互作用である。運動量輸送の解析により、高圧力勾配を伴う回転は、運動量拡散係数と圧力勾配に比例する残留応力項を導入することで再現できることが示された。また、内部輸送障壁（ITB）領域における運動量拡散係数は、イオン熱拡散係数と同程度のオーダーに低減することが示された。形状と運転パラメータを一致させたJT-60UとJETの周辺ペデスタル特性の比較により、トロイダル磁場（TF）リップルを最大1%まで増加させても周辺圧力は変化しない一方、TFリップルの増加に伴い回転速度が反トロイダル方向へ線形的にシフトすることが示された。分光法によるコアプラズマ中のタングステン蓄積の絶対評価により、反トロイダル方向のトロイダル回転の増加に伴いタングステン蓄積が増加することが明らかになり、タングステン密度が電子密度の10⁻³倍であってもHモードが維持されることが示された。電子サイクロトロン電流駆動による新古典テアリングモード（NTM）島の能動制御により、NTM島の成長がプラズマ回転を減速させることが示された。より大きなNTM島では、低回転周波数状態への遷移が発生した。Type I ELMの前駆現象の統計解析により、成長率がγ/ω_A ∼ 10⁻³（ここでγとω_Aはそれぞれ成長率とアルフヴェン角周波数）と小さいことが示された。異なるトロイダル位置での前駆現象の測定により、トロイダルモード数は8–10または14–16であることが示された。高エネルギー粒子駆動壁モード（EWM）がELMを誘発し、ELM振幅をEWMがない場合の半分に減少させることが見出された。高磁場側の周辺領域における電子サイクロトロン加熱によるELM周波数の増大が観測され、その周波数増加は同一の吸収パワーを有する中性粒子ビーム入射の場合の4倍であった。レーザー散乱測定による炭素ダストの発生により、ダスト分布が遠スクレイプオフ層にピークを有し、コアプラズマへの浸透は顕著でないことが示された。タングステン被覆タイル（タングステン厚さ：50 µm）における重水素と炭素の深さ方向プロファイル測定により、20 µmの深さにわたって重水素と炭素の比が0.06 ± 0.02であることが決定され、タングステン層内の炭素による重水素捕捉が示唆された。さらに、負イオン源中性粒子ビームのビームエネルギー（507 keV）と110 GHz電子サイクロトロン波の出力（1基のジャイロトロンから4秒間1.5 MW）の両方において新記録が達成され、ITERおよびJT-60SAの加熱・電流駆動能力が実証・拡張された。