Fusion power output from spherical tokamaks would benefit from increased confined plasma density, but there exists a limit on the density before confinement is lost and the plasma current is disrupted. This density limit has long been characterized by a simple, global Greenwald limit proportional to the plasma current and inversely proportional to the cross sectional area of the plasma. It is shown that in the database of discharges from the National Spherical Tokamak Experiment (NSTX) and Mega Ampere Spherical Tokamak (MAST) spherical tokamaks, the likelihood of disruption does increase above the Greenwald limit, and especially in the plasma current rampdown phase. The physics of the density limit has been recently theoretically explored through local criteria. Several of these are tested using the disruption event characterization and forecasting (DECAFTM) code for their potential effectiveness as disruption warning signals. For a limited set of NSTX discharges, a local island power balance criteria was found to be less reliable, presently, than the Greenwald limit. An empirical critical edge line density and a boundary turbulent transport limit were both tested for MAST-U, which has an electron density profile measurement with high spatial resolution in the outer part of the plasma. Both were found to have similar dependencies on key plasma parameters. In a limited set of MAST-U discharges that appear to disrupt due to rising density at values under the Greenwald limit, crossing of the boundary turbulent transport limit occurred close to the time of disruption. Finally, these limits were evaluated for their potential use in real-time, and it was found that with the necessary real-time inputs and with refinement through further testing, these limits could be implemented in a real-time disruption forecasting system.
球状トカマクからの核融合出力は、閉じ込められたプラズマ密度の増加によって向上するが、閉じ込めが失われプラズマ電流が破壊される前に、密度には限界が存在する。この密度限界は長い間、プラズマ電流に比例しプラズマの断面積に反比例する単純なグローバルなグリーンワルド限界によって特徴づけられてきた。ナショナル・スフェリカル・トーラス・エクスペリメント（NSTX）およびメガ・アンペア・スフェリカル・トーラス（MAST）球状トカマクのデータベースにおける放電では、グリーンワルド限界を超えると破壊の可能性が増大し、特にプラズマ電流のランプダウン段階でその傾向が顕著であることが示されている。密度限界の物理は、最近、局所的な基準を通じて理論的に探求されている。これらの基準のいくつかは、破壊事象の特性評価および予測（DECAFTM）コードを用いて、破壊予測シグナルとしての有効性が検証されている。限られたNSTX放電のセットでは、局所的な島のパワーバランス基準は、現時点ではグリーンワルド限界ほど信頼性が高くないことが判明した。経験的な境界臨界密度および境界乱流輸送限界は、プラズマの外側領域における高空間分解能の電子密度プロファイル測定を有するMAST-Uについて検証された。両者は、主要なプラズマパラメータに対して同様の依存性を示すことが判明した。グリーンワルド限界以下の密度上昇により破壊すると見られる限られたMAST-U放電のセットでは、境界乱流輸送限界の横断が破壊の時点に近接して発生した。最後に、これらの限界はリアルタイムでの使用可能性について評価され、必要なリアルタイム入力とさらなる試験による改良を伴えば、これらの限界はリアルタイム破壊予測システムに実装可能であることが判明した。