Intrinsic impurity behaviour and transport properties in neutral beam heated L- and H-mode PBX tokamak plasmas were studied with a variety of impurity diagnostics. Central impurity accumulation was most often observed in H-mode discharges; sometimes it resulted in a thermal collapse due to high central metallic radiation (∼1.5 W • cm−3). The impurity accumulation was evident from peaked Zeff and radiated power profiles and was further substantiated by specific vacuum ultraviolet and X-ray spectroscopy measurements. It is shown that impurity accumulation was neither unique nor inevitable in H-mode discharges and it could be suppressed by sufficient gas puffing. Central impurity accumulation was also seen in L-mode plasmas even with co-injected neutral beams. This usually occurred at high beam power and relatively low density. While there was no significant difference in the degree of accumulation between L-mode and H-mode discharges, the Zeff profile itself was more peaked in the H-mode because the electron density profiles are flatter in H-mode plasmas than in L-mode plasmas. The degree of accumulation increased as Zeff(0) itself increased, which suggests that neoclassical convection and diffusion driven by both impurity-impurity and impurity-plasma ion collisions contribute to the central plasma particle transport.
中性粒子ビーム加熱されたLモードおよびHモードPBXトカマクプラズマにおける不純物の固有挙動と輸送を、多種の不純物診断を用いて研究した。中心不純物蓄積はHモード放電において最も頻繁に観測され、時には高い中心金属放射（約1.5 W・cm⁻³）による熱的崩壊を引き起こした。不純物蓄積は、ピークを持つZeffおよび放射パワー分布から明らかであり、さらに特定の真空紫外およびX線分光測定によって裏付けられた。不純物蓄積はHモード放電において特有のものではなく、また不可避なものでもなく、十分なガス入射によって抑制できることが示された。中心不純物蓄積は、同軸入射の中性粒子ビームを伴うLモードプラズマでも観測された。これは通常、高いビーム出力と比較的低い密度で発生した。LモードとHモードの放電間で蓄積の程度に有意な差はなかったが、Zeff分布自体はHモードの方がよりピークを示した。これは、Hモードプラズマの電子密度分布がLモードプラズマよりも平坦であるためである。蓄積の程度はZeff(0)自体の増加とともに増大し、これは不純物-不純物および不純物-プラズマイオン衝突による新古典対流と拡散が、中心プラズマ粒子輸送に寄与していることを示唆している。