Unignited, and therefore externally driven, tokamak plasmas can be the core for economic tokamak power reactors over a significant range of machine sizes where the plasma amplification factor Q exceeds 15. In such driven systems, high-Z impurity levels from 2 to 4 times that in ignited plasmas can be tolerated. Large driven tokamaks with plasma currents greater than 4 MA achieve the highest Q-value by operating with a 50-50 D-T plasma using the minimum amount of injected power to maintain the plasma in energy equilibrium. Driving large tokamaks with injection can also be used to extend the reactor burn time should impurities accumulate. For smaller tokamaks, the optimum Q is obtained by injecting deuterium neutral beams at maximum power onto a pure tritium plasma and operating the device in the two-energy-component mode described by Dawson, Furth and Tenney. A natural connection between these two operating modes is thus obtained. The potential benefits of low-Z liners in tokamaks are also studied and it is found that the tolerable impurity level of a contaminant like carbon can be an order of magnitude larger than the tolerable level of impurities like Fe or Mo.
非点火であり、したがって外部駆動されるトカマクプラズマは、プラズマ増倍率Qが15を超える広範な装置規模において、経済的なトカマク動力炉の炉心となり得る。このような駆動系では、点火プラズマにおける値の2倍から4倍の高Z不純物レベルが許容され得る。プラズマ電流が4 MAを超える大型駆動トカマクは、プラズマをエネルギー平衡に維持するために必要な最小限の入射電力を用いて50-50 D-Tプラズマで運転することにより、最高のQ値を達成する。大型トカマクへの入射による駆動は、不純物が蓄積した場合に炉の燃焼時間を延長するためにも用いることができる。より小型のトカマクでは、最大電力の重水素中性粒子ビームを純トリチウムプラズマに入射し、Dawson、FurthおよびTenneyによって記述された二エネルギー成分モードで装置を運転することにより、最適なQが得られる。これにより、これら二つの運転モード間の自然な関連が得られる。トカマクにおける低Zライナーの潜在的な利点も研究され、炭素のような汚染物質の許容不純物レベルは、FeやMoのような不純物の許容レベルよりも一桁大きくなり得ることが見出された。