Density-limit discharges in the W7-AS stellarator, with constant line-integrated density and a duration of up to 2 s, were studied at three values of the toroidal magnetic field (B = 0.8, 1.25 and 2.5 T). The central factor governing the physics of the density limit in stellarators was demonstrated to be the decreasing net power to the plasma when the centrally peaked radiated power density profile exceeds that of the deposited power density. The process was further accelerated by the peaking of electron density under these conditions. In discharges with B = 2.5 T, simulations of the centrally peaked radiation power density profiles could be shown to be due to peaked impurity density profiles. Laser blow off measurements clearly inferred an inward pinch of the injected aluminium. These discharges had the electron density profile form found in the improved confinement H-NBI mode on W7-AS.The aim of producing steady-state discharges at the highest possible density in stellarators is naturally of special interest for reactor operation. Such a scenario has been best achieved in H-mode discharges, in which ELMs restricted the impurity influx to the plasma and an equilibrium in the plasma parameters with suitably low radiation power levels was possible. A density scan in ECRH discharges highlights the need to control impurity sources and choose electron densities well below the density limit in order that steady-state operation can be attempted in discharges without ELMs.A simple model of bulk radiation predicted that the limiting densityshould depend on the square root of heating power and this wasexperimentally confirmed. The magnetic field scaling of the limitingdensity found experimentally in this simple model will partly dependon the term concerning the radial profile of the impurity density,which in turn is a function of the diffusion coefficient and inwardpinch of the impurity ions. Theoretical studies have shown that anassumption about the B dependence of the thermal conductivity leadsto density limit scaling laws with an explicit B dependence.
W7-ASステラレーターにおける密度限界放電を、一定の線積分密度および最大2秒の持続時間で、トロイダル磁場の3つの値（B = 0.8, 1.25, 2.5 T）において研究した。ステラレーターにおける密度限界の物理を支配する中心的な要因は、中心部でピークを持つ放射パワー密度分布が堆積パワー密度の分布を超えた場合に、プラズマへの正味パワーが減少することであることが実証された。このプロセスは、これらの条件下での電子密度のピーキングによってさらに加速された。B = 2.5 Tの放電では、中心部でピークを持つ放射パワー密度分布のシミュレーションは、ピークを持つ不純物密度分布によるものであることが示された。レーザーブローオフ測定により、注入されたアルミニウムの内向きピンチが明確に推測された。これらの放電は、W7-ASにおける改善されたH-NBIモードで見られる電子密度分布形状を有していた。ステラレーターにおいて可能な限り高い密度で定常放電を生成するという目標は、当然ながら炉運転にとって特に重要である。このようなシナリオは、Hモード放電において最もよく達成されており、そこではELMがプラズマへの不純物流入を制限し、適切に低い放射レベルでのプラズマパラメータの平衡が可能であった。ECRH放電における密度スキャンは、ELMのない放電で定常運転を試みるために、不純物源を制御し、密度限界をはるかに下回る電子密度を選択する必要性を浮き彫りにしている。バルク放射の単純なモデルは、限界密度が加熱パワーの平方根に依存することを予測し、これは実験的に確認された。この単純なモデルで実験的に見出された限界密度の磁場スケーリングは、不純物密度の動径分布に関する項に部分的に依存し、その項は拡散係数と不純物イオンの内向きピンチの関数である。理論的研究により、熱伝導率のB依存性に関する仮定が、明示的なB依存性を持つ密度限界スケーリング則につながることが示されている。