Impurity behavior has so far been investigated in steady state hydrogen plasmas in the Large Helical Device, which is a heliotron-type device and excellent for steady state operation. There was always found to be an impurity accumulation window, as observed before (Nakamura et al 2002 Plasma Phys. Control. Fusion44 2121, Nakamura et al 2003 Nucl. Fusion43 219). To clarify the boundary conditions, the dependences of impurity transport on edge plasma parameters are investigated with a database of steady state hydrogen discharges, and the boundary conditions for the impurity accumulation window are discussed. It is found that two different types of impurity screening effects are essential for preventing intrinsic impurities from entering the core plasma. One of them is due to positive radial electric field at the plasma edge on the low collisionality side and the other is impurity retention caused by friction force in the ergodic layer on the high collisionality side. The classification of steady state discharges on n–T space shows that the impurity behavior can be predicted by the impurity shielding criteria based on each empirical scaling.
不純物挙動はこれまで、ヘリオトロン型装置であり定常運転に優れた大型ヘリカル装置における定常状態の水素プラズマ中で調査されてきた。これまでと同様に、不純物蓄積ウィンドウが常に存在することが見出された（Nakamura et al 2002 Plasma Phys. Control. Fusion44 2121, Nakamura et al 2003 Nucl. Fusion43 219）。境界条件を明らかにするため、定常状態の水素放電のデータベースを用いて、不純物輸送の端部プラズマパラメータへの依存性を調査し、不純物蓄積ウィンドウの境界条件について考察した。2つの異なるタイプの不純物シールド効果が、 intrinsic 不純物がコアプラズマへ侵入するのを防ぐために本質的であることが見出された。その1つは低衝突度側のプラズマ端部における正の動径電場によるものであり、もう1つは高衝突度側のエルゴディック層における摩擦力による不純物保持である。n–T 空間における定常状態放電の分類は、不純物挙動が各経験則に基づく不純物シールド基準によって予測可能であることを示している。