プラズマ物理学および磁場閉じ込め核融合において、高閉じ込めモード(Hモード)とは、トカマクなどのトーラス状プラズマで観察される現象であり、粒子および熱エネルギーの閉じ込めが大幅に向上する状態を指す。 トーラス状核融合プラズマでは一般に、中性粒子ビーム加熱などによるプラズマ加熱を適用すると閉じ込め特性が劣化する傾向がある。 しかし、加熱パワーがある閾値を超えると、プラズマ放電はHモードへと遷移し、プラズマの粒子および熱エネルギーの閉じ込め性能が急激に向上する。 このような遷移を伴わない逆の状態は、低閉じ込めモード（Lモード）と呼ばれる。
Hモード現象は、1982年にダイバータ型トカマクであるASDEXで発見されたHow Fritz Wagner "discovered" the H-Mode.。 その後、主要なトーラス型閉じ込め装置すべてで再現されており、ITERやSPARCなど、将来の多くの核融合炉における標準的な運転シナリオになると予想されている。
Hモードの物理的起源は、プラズマ物理における未解決問題である。 Hモードのプラズマ周縁部には、乱流輸送が低減し、熱力学的勾配（密度、温度、圧力）が増大した「周縁輸送障壁」または「ペデスタル」と呼ばれる狭い領域が存在する。 乱流の低減は、プラズマ周縁部における磁気シアに関連する安定化機構によって引き起こされると考えられている。 また、周辺部における急鋭なプロファイル勾配は、周縁局在モード(ELM)と呼ばれる特有の形態の磁気流体力学的不安定性をも駆動する。
L-H遷移 プラズマの閉じ込め性能は、印加する加熱パワーが増大するにつれて劣化する（これを低閉じ込めモード、またはLモードと呼ぶ）。 プラズマ境界を横切る臨界パワーしきい値を超えると、プラズマはHモードへと遷移し、閉じ込め時間は約2倍に達する。
周縁輸送障壁 Hモードでは、周縁輸送障壁が形成され、そこでは乱流輸送が低減し、圧力勾配が増大する。 周縁ペデスタル領域における急峻な圧力勾配は、周縁局在モード(ELM)と呼ばれる新たなタイプの磁気流体力学的不安定性を引き起こし、これはプラズマ周縁部からの粒子およびエネルギーの高速で周期的なバーストとして現れる。
エネルギー閉じ込めスケーリング Hモードは、将来のほとんどのトカマク型反応炉設計において想定されている運転領域である。 ITERの物理的基礎は、実験的に得られたELMを伴うHモードのエネルギー閉じ込め時間スケーリングに基づいている。 このようなスケーリング則の一つに、IPB98(y,2)と呼ばれるものがあり、次式で表される。 は水素同位体の質量数 はプラズマ電流で、単位は は大半径で、単位は は逆アスペクト比 はプラズマの楕円度 は線平均プラズマ密度で、単位は はトロイダル磁場で、単位は は全加熱パワーで、単位は
脚注
外部リンク 研究活動状況 / 自然科学研究機構 核融合科学研究所