Using numerical methods, the authors investigate plasma diffusion in tokamaks when impurity ions of light elements are present. The model considered makes use of neoclassical expressions for diffusion fluxes and takes ionization and recombination processes into account. The question of the boundary conditions for the initial system of equations is discussed. The new boundary conditions for the proton and impurity ion densities are zero partial ion-ion fluxes at the boundary of the plasma column. The computational results show that the presence of impurity ions in the plasma column of a tokamak – even in relatively small amounts – strongly influences the spatial distribution of the protons. The entire diffusion process can be broken down into a number of stages which differ one from the other with regard to the amount of impurities in the system. If the proportion of impurities ξim does not exceed 0.01 of the electron density, the highly ionized ions collect at the centre of the plasma. If ξim > 0.01, the proton profile becomes flat within a short time and the impurities become more evenly distributed over the plasma cross-section.
数値的手法を用いて、著者らは軽元素の不純物イオンが存在する場合のトカマクにおけるプラズマ拡散を調査する。考察するモデルは、拡散フラックスに新古典論的表現を用い、電離過程と再結合過程を考慮する。初期連立方程式系の境界条件の問題について議論する。陽子密度と不純物イオン密度に対する新しい境界条件は、プラズマ柱の境界における部分イオン-イオン流束がゼロであることである。計算結果は、トカマクのプラズマ柱における不純物イオンの存在が、比較的少量であっても、陽子の空間分布に強く影響することを示している。拡散過程全体は、系内の不純物の量に関して互いに異なるいくつかの段階に分けることができる。不純物の割合ξimが電子密度の0.01を超えない場合、高電離イオンはプラズマ中心部に集まる。ξim > 0.01の場合、陽子分布は短時間で平坦になり、不純物はプラズマ断面全体により均一に分布するようになる。