Improved electron and deuterium energy and particle confinement in the presence of low-Z impurities have been observed in many tokamaks under various experimental conditions. Peaked electron density profiles have been obtained in the Frascati Tokamak Upgrade (FTU) ohmic plasmas where a high concentration of lithium has been detected following the installation of a Liquid Lithium Limiter (LLL). This paper presents the results of a gyrokinetic study on the effects of lithium and other low-Z impurities on the linear stability of deuterium and electron temperature driven modes and their associated fluxes for plasma parameters such as those found in the core of LLL-FTU plasmas.Simulations show that a lithium concentration in excess of nLi/ne = 15%, as estimated in the initial phase of a reference FTU discharge, is found to have a strong stabilizing effect on the TEM and high-frequency ETG modes. A significant stabilization of the electron driven modes can still be observed when the lithium concentration is reduced to 3%.In the presence of a significant impurity concentration (nLi/ne = 3–15%) the long wavelength ITG modes drive an inward electron and deuterium flux and outward lithium flux. This process may lead eventually to an increased electron and deuterium density peaking and a reduced Zeff (lithium density below nLi/ne = 1%).
複数のトカマク装置において、様々な実験条件下で低Z不純物の存在下における電子および重水素のエネルギー閉じ込めと粒子閉じ込めの改善が観測されている。Frascati Tokamak Upgrade（FTU）のオーミックプラズマでは、液体リチウムリミター（LLL）の設置後に高濃度のリチウムが検出され、ピーク状の電子密度分布が得られている。本論文では、FTUプラズマのコア領域で見られるようなプラズマパラメータに対して、リチウムおよびその他の低Z不純物が重水素および電子温度駆動モードの線形成長とそれに伴う輸送束に及ぼす影響に関するジャイロ運動論的解析の結果を提示する。シミュレーションの結果、FTU基準放電の初期段階で見積もられるnLi/ne = 15%を超えるリチウム濃度は、TEMおよび高周波ETGモードに対して強い安定化効果を持つことが示された。リチウム濃度を3%まで低減した場合でも、電子駆動モードの顕著な安定化が観測される。nLi/ne = 3〜15%の範囲の有意な不純物濃度が存在する場合、長波長ITGモードは内向きの電子および重水素粒子束を駆動し、これが電子密度分布のピーク化とZeffの低減（リチウム密度がnLi/ne < 1%の場合）をもたらす可能性がある。