プラズマ核融合：核融合エネルギーのための高密度・高閉じ込めトカマクプラズマ領域

トロイダル磁場構成を用いて高温プラズマを閉じ込めるトカマク法は、核融合を利用して電気エネルギーを生成する核融合炉を開発するための最も有望な設計の1つである。経済的な核融合炉という目標を実現するために、トカマク炉設計の大半では、経験的限界値（いわゆるグリーンワルド密度）を超えるプラズマ線平均密度に到達することと、標準的な高閉じ込めモードより優れたエネルギー閉じ込めの質を実現することが同時に要求されている。しかし、そうした運転領域が実験で検証されたことはない。加えて、高性能の炉心と、トカマク内のプラズマが当たる部品の非常に大きな熱負荷の原因となり得る縁部の大きな過渡的摂動の回避の両立は、高閉じ込めモードにおける長年の課題であった。今回我々は、線平均密度がグリーンワルド密度を約20％上回り、エネルギー閉じ込めの質が標準的な高閉じ込めモードより約50％優れた、安定したトカマクプラズマを実証する。これは、高ポロイダルベータシナリオにおける高密度勾配によって得られた乱流輸送の抑制の増強を利用して実現された。さらに、我々の実験結果は、非常に低い縁部の過渡的摂動、高い規格化密度、閉じ込めコアの一体化を示している。今回報告した運転領域は、全世界の多くの核融合炉設計におけるいくつかの重要な要求を支持するとともに、経済的に魅力的な核融合エネルギーを生み出す運転点への道の可能性を開くものである。

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