Traces for the reference shot \#64965. Plasma current is reported in (a), l_{\mathrm{i,3}} in (b), v_{\mathrm{loop}} in (c), q at \rho_{\mathrm{tor}} = 0.95 in (d) and the electron temperature on axis in (e). Traces for the input and radiated power are shown in (f), in blue for the ohmic heating, in purple for the DNBI, in yellow for the radiation and in green for the total heating power.
発熱の大きさはジュール熱 P = ηj² で決まり、ここで効いてくるのがプラズマの電気抵抗 η である。完全電離プラズマの抵抗率はスピッツァー抵抗率と呼ばれ、電子の衝突頻度に比例するため、温度に対して η ∝ T_e^(-3/2) という強い温度依存性を持つ。これがオーミック加熱の本質的な限界を定める。プラズマが高温になるほど抵抗が下がり、同じ電流でも発熱が減るため、加熱は自己制限的になる。数keVを超える高温プラズマではオーミック加熱のみで温度をさらに上げることは事実上できず、反応炉条件の温度には遠く及ばない。
Density dependence of (a) τE, (b) Z_\mathrm{eff} and (c) P_\mathrm{OH} and P_\mathrm{rad} In (a), the experimental values are shown by circle and square symbols; the neo-Alcator scaling and ITER89P L mode scaling prediction are shown by the dashed and plain lines. Vertical lines with arrow indicate typical shots in the LOC and SOC regimes. These shots (LOC H 69 881, LOC D 69 757, SOC H 69 163, and SOC D 69 123) were used for the detailed comparison of the kinetic profiles and transport coefficients and used for gyrokinetic validation.
LOC から SOC への遷移が何によって起きるかについては、長らく乱流輸送の変化によるという仮説が唱えられてきた。現在では、これは閉じ込めを支配する微視的不安定性が、密度の上昇に伴って電子温度勾配型（TEM）からイオン温度勾配型（ITG）へと移り変わることで説明されるという描像が、実験と理論の両面から支持されている。
具体的には、低密度の LOC 定在では長波長の電子温度揮動が大きく、TEM が主要な乱流である。密度を上げて衝突性が増すと TEM が安定化され、代わって ITG 乱流が支配的となる。この遷移に際して電子温度揮動のレベルは大きく（数割程度）減少することが、相関電子サイクロトロン放射計測によって直接確認されており、閉じ込めの変化が乱流の変化と対応することが揮動計測から裏付けられている。興味深いことに、この揮動レベルの変化が顕著に見られるのはプラズマ端寄りの領域であり、中心部では ITG が終始支配的と解析される。すなわち LOC-SOC 遷移による全体的な閉じ込め変化は、端寄り領域の局所的な乱流変化と結びついていると考えられている。
