Empirical scaling laws (Goldston, Kaye-Goldston, ITER89P and ITER93H) for the confinement time τE in tokamaks depend on dimensionless global plasma parameters in a way which is difficult to associate with some general plasma physics model. It is shown that such dependences can arise from artefacts in the database used to derive the scaling expression. The artefacts involve inner relationships, for example, collinearities between variables. For the ITER L mode and H mode databases, it is shown that subsets of the scaling expressions are approximately constant. An alternative description of L mode, ELM-free, small ELM and giant ELM H mode data is given. The alternative description does not include the dependences upon plasma β, elongation and safety factor which are present in the above scaling laws; extrapolations to ITER parameters by this alternative data description are virtually the same as those by ITER89P and ITER93H. The alternative description is based on a simple electrostatic physics model (plateau scaling) in which confinement is degraded by non-collisional processes. It can describe global confinement data for all four confinement regimes; the common scaling features a multiplier C which is assigned a different value for each regime. The complex physics associated with MHD instabilities (ELMs, sawteeth, outer modes) is hidden in the multiplier C, and attempts are made to uncover such physics. In these attempts global confinement is made to scale with physics models rather than physics variables.
トカマクにおける閉じ込め時間τEに関する経験的スケーリング則(Goldston、Kaye-Goldston、ITER89P、ITER93H)は、無次元の全体プラズマパラメータに依存するが、その依存性は一般的なプラズマ物理モデルと関連付けることが困難である。本論文では、このような依存性が、スケーリング式の導出に用いられたデータベースにおける人為的な結果(アーティファクト)から生じ得ることを示す。これらのアーティファクトには、例えば変数間の共線性などの内部的な関係が関与する。ITER LモードおよびHモードのデータベースについて、スケーリング式の部分集合がほぼ一定であることが示される。Lモード、ELMフリー、小型ELM、および巨大ELM Hモードデータの代替的な記述が提示される。この代替記述には、上記のスケーリング則に存在するプラズマβ、伸長度、および安全係数への依存性は含まれない。この代替データ記述によるITERパラメータへの外挿は、ITER89PおよびITER93Hによるものと実質的に同一である。この代替記述は、閉じ込めが非衝突過程によって劣化する単純な静電物理モデル(プラトースケーリング)に基づいている。これは4つの閉じ込めレジームすべての全体閉じ込めデータを記述でき、共通のスケーリング則は各レジームに異なる値が割り当てられた乗数Cを特徴とする。MHD不安定性(ELM、サドルティース、外部モード)に関連する複雑な物理は乗数Cに隠されており、そのような物理を解明する試みがなされている。これらの試みにおいて、全体閉じ込めは物理変数ではなく物理モデルに基づいてスケーリングされる。