The impurity radiation for typical tokamak parameters has been numerically calculated using an "average-ion model". Coronal equilibrium values for the emission of oxygen, iron, molybdenum, tungsten and gold were determined from the steady-state solutions of a set of related rate equations which included the effects of electron collisional ionization and excitation, dielectronic and radiative recombination, Δn = 0 and Δn ≠ 0 line transitions, and bremsstrahlung. The results for oxygen, iron, and molybdenum compare very well with other calculations. Since impurities diffusing in a tokamak are not expected to be in coronal equilibrium, time-dependent radiation calculations were also performed. A comparison of these non-equilibrium loss rates with those calculated under the assumption of coronal equilibrium indicates that coronal radiation calculations do not significantly underestimate the moderate- and high-Z impurity radiation losses for neoclassical diffusion velocities in large tokamaks, such as Princeton Large Torus and Tokamak Fusion Test Reactor. Finally, the detailed steady-state emission rates were used to investigate the effects of various concentrations of impurities on the neτ requirements for breakeven, ignition, and Q = 5 beam-driven reactor experiments.
典型的なトカマクパラメータに対する不純物放射は、「平均イオンモデル」を用いて数値的に計算された。酸素、鉄、モリブデン、タングステン、金の放射に対するコロナ平衡値は、電子衝突電離および励起、誘電再結合および放射再結合、Δn = 0およびΔn ≠ 0の線遷移、ならびに制動放射の効果を含む一連の関連レート方程式の定常解から決定された。酸素、鉄、モリブデンに対する結果は、他の計算と非常によく一致する。トカマク内を拡散する不純物はコロナ平衡にあるとは期待されないため、時間依存放射計算も実行された。これらの非平衡損失率とコロナ平衡の仮定の下で計算されたものとの比較は、コロナ平衡放射計算が、プリンストン大トーラスやトカマク核融合試験炉のような大型トカマクにおける新古典拡散速度に対して、中程度および高Z不純物の放射損失を有意に過小評価しないことを示している。最後に、詳細な定常状態放射率を用いて、各種不純物濃度が、臨界条件、点火、およびQ = 5のビーム駆動炉実験に対するneτ要件に及ぼす影響を調査した。