If the power lost by impurity radiation from the low-temperature boundary region of a confined plasma exceeds the power transported from the central region then temperature equilibrium is impossible and the temperature profile will collapse. This situation is studied on the assumption of coronal equilibrium and the results are used to predict the permissible impurity concentration at the edge of a tokamak reactor. The effect of neoclassical impurity transport is studied analytically and a 1D tokamak diffusion code is used to illustrate the detailed collapse of the temperature profile when the plasma density in a radiation-cooled tokamak is increased. Finally, the results are used to predict the limiting density of a radiation-cooled tokamak; this predicted density limit is compared with the density limits observed in current tokamak experiments.
閉じ込められたプラズマの低温境界領域からの不純物放射による損失電力が、中心領域から輸送される電力を超える場合、温度平衡は不可能となり、温度分布は崩壊する。この状況を、コロナ平衡を仮定して考察し、その結果を用いて、トカマク炉の境界における許容不純物濃度を予測する。また、新古典的不純物輸送の影響を解析的に調べ、1次元トカマク拡散コードを用いて、放射冷却するトカマクにおいてプラズマ密度が増加した際の温度分布の詳細な崩壊過程を示す。最後に、これらの結果を用いて、放射冷却するトカマクの限界密度を予測し、現在のトカマク実験で観測された限界密度と比較する。