The thermal equilibrium of tokamak plasmas is studied by solving the electron and ion energy balance equations numerically. Three basic types of thermal equilibria, depending on different boundary temperatures, are found. The presence of a fold or cusp catastrophe structure of the equilibrium curves for temperature versus density in the case of low-boundary temperature indicates the existence of a density limit beyond which no equilibrium or only a trivial equilibrium exists. Major disruptions are considered to occur because of the loss of thermal equilibrium of the tokamak plasma. The study shows that major disruptions can be parametrically controlled. Thermal equilibria with higher boundary temperature display a monotonic structure of the temperature versus density curve, indicating good confinement characteristics and hence the absence of disruptions.
トカマクプラズマの熱平衡を、電子およびイオンのエネルギー平衡方程式を数値的に解くことによって研究する。異なる境界温度に依存する3つの基本タイプの熱平衡が見出される。低境界温度の場合における温度対密度の平衡曲線の折り目またはカスプカタストロフィー構造の存在は、それを超えると平衡が存在しないか、または自明な平衡のみが存在する密度限界の存在を示している。大規模ディスラプションは、トカマクプラズマの熱平衡の喪失によって発生すると考えられる。この研究は、大規模ディスラプションがパラメトリックに制御可能であることを示している。より高い境界温度での熱平衡は、温度対密度曲線の単調な構造を示し、良好な閉じ込め特性、したがってディスラプションの不在を示している。