This paper draws attention to some mechanisms which can contribute to the understanding of particle transport in Tokamaks and similar systems. First, it is demonstrated that, even when there are highly anomalous heat losses due to electron heat conduction, the particle losses do not necessarily have to become strongly anomalous but can remain nearly neoclassical. Second, plasma-neutral gas interaction is shown to have a number of important effects on plasma equilibrium, transport and profile shaping, even in Tokamaks where the boundary layer only contains a small fraction of neutral particles. Thus, under rather general conditions of strong recycling, the characteristic plasma pressure gradient in the boundary layer becomes independent of the rate of particle transport. On the other hand, the ratio between the average electron density and the neutral density at the plasma edge provides a measure of the plasma particle loss rate. Finally, in Tokamaks near the density limit, the heat losses due to plasma-neutral gas interaction affect the energy confinement time. The present analysis appears to be consistent with experiments, as far as orders of magnitude are concerned.
本論文は、トカマクおよび類似システムにおける粒子輸送の理解に寄与するいくつかのメカニズムに注目する。まず、電子熱伝導による熱損失が高度に異常である場合でも、粒子損失は必ずしも強く異常となるわけではなく、ほぼ新古典的であり得ることが実証される。次に、プラズマ・中性粒子相互作用が、境界層に含まれる中性粒子の割合が小さいトカマクにおいても、プラズマ平衡、輸送、およびプロファイル形成に重要な影響を及ぼすことが示される。したがって、強いリサイクリングの比較的一般的な条件下では、境界層における特徴的なプラズマ圧力勾配は粒子輸送速度から独立となる。一方、プラズマ端における平均電子密度と中性粒子密度の比は、プラズマ粒子損失速度の指標を提供する。最後に、密度限界付近のトカマクでは、プラズマ・中性粒子相互作用による熱損失がエネルギー閉じ込め時間に影響を与える。本解析は、桁のオーダーに関しては実験と一致しているように思われる。