Cooling of the plasma edge is widely considered to be a key element in the density limit (DL) of tokamaks. This paper investigates the critical edge cooling threshold of the DL by exploring various plasma configurations in the joint-Texas experimental tokamak. Notably, significant differences in the edge electron temperature in the vicinity of the last closed flux surface were observed between the limiter and divertor configurations. However, the electron temperature drops to a similar level in the vicinity of q= 3 surface close to DL, independent of the magnetic field configuration. In addition, to evaluate the reliability of the critical edge cooling threshold, experiments were conducted by increasing the carbon impurity content to enhance the edge cooling rate. These experiments involved two approaches to increase the carbon impurity content: methane injection and penetration of a graphite solid source. Results from these experiments indicate that the temperature threshold of the q = 3 surfaces remains consistent even with a stronger edge cooling rate. The consistency observed in the electron temperature threshold near the q = 3 surface, regardless of magnetic configuration or edge cooling rate, could help refine existing theoretical and simulation works and improve the prediction accuracy of the DL disruption.
プラズマ端部の冷却は、トカマクの密度限界（DL）における重要な要素であると広く考えられている。本論文は、joint-Texas実験トカマクにおいて様々なプラズマ配位を探索することにより、DLの臨界端部冷却閾値を調査する。特に、最終閉鎖磁気面近傍の端部電子温度には、リミター配位とダイバータ配位の間で有意な差が観察された。しかしながら、DLに近いq= 3面近傍では、磁場配位に依存せず、電子温度は同程度のレベルまで低下する。さらに、臨界端部冷却閾値の信頼性を評価するために、端部冷却率を高めるために炭素不純物含有量を増加させる実験が行われた。これらの実験には、炭素不純物含有量を増加させるための2つのアプローチが含まれる：メタン注入と黒鉛固体源の挿入。これらの実験の結果は、より強い端部冷却率であっても、q = 3面の温度閾値が一貫していることを示している。磁場配位や端部冷却率に関係なく、q = 3面近傍で観察される電子温度閾値の一貫性は、既存の理論およびシミュレーション研究を改良し、DLディスラプションの予測精度を向上させる助けとなる可能性がある。