Neutral gas which penetrates into a hot plasma body, of characteristic dimension Lb, average density and temperature T, consists mainly of a slow and a fast component, of densities nns, nnf and temperatures Tns≪T, Tnf≃T, respectively. These components have the penetration lengths Lns = l/σcs and Lnf= 1/σcf, corresponding to the critical densities ncs=1/σcsLb and ncf=l/σcfLb where l/σcf≃lOO/σcs≃5 × 1018 m−2 for hydrogen in the range 106 < T < 107 K. Thus, hot plasmas can be divided into the classes of permeable dilute, permeable non-dilute, and impermeable systems defined by ⪅ncs≪ncf, ncs≪⪅ncf, and ncs ≪ ncf ≪ , respectively.Concerning tokamaks, an analysis of the plasma-neutral gas interaction leads to the following conclusions: So far, all reported tokamak experiments have been conducted in the permeable density range and have been limited by instabilities in the transition region close to = ncf. Full-scale tokamak reactors should, on the other hand, operate far inside the impermeable density range. The driving force of instabilities due to the pressure gradient is expected to reach its maximum value when approachesthe density limit ncf from below, i.e. at the transition to the impermeable state. The experimentally observed parameter values at the instability limit agree with those calculated from the theory on collisionless ballooning modes driven by the pressure gradient.
高温プラズマ中に侵入する中性ガスは、特性寸法Lb、平均密度、温度Tを有し、主に低速成分と高速成分から構成され、それぞれ密度ns、nf、温度Tns≪T、Tnf≃Tを有する。これらの成分は侵入長Lns = l/σcsおよびLnf = 1/σcfを持ち、臨界密度ncs = 1/σcsLbおよびncf = l/σcfLbに対応する。ここで、l/σcf≃lOO/σcs≃5×1018 m−2（水素の場合、温度範囲106 < T < 107 K）である。したがって、高温プラズマは、透過性希薄系、透過性非希薄系、不透過性系の3つのクラスに分類でき、それぞれncs≪ncf、ncs≪ncf、ncs ≪ ncfの条件で定義される。トカマクに関して、プラズマ-中性ガス相互作用の解析により以下の結論が導かれる：これまでに報告されたすべてのトカマク実験は透過性密度領域で実施され、遷移領域の不安定性によって制限されてきた。一方、フルスケールのトカマク炉は不透過性密度領域の内部で運転されるべきである。圧力勾配による不安定性の駆動力は、密度が下から臨界密度ncfに近づくとき、すなわち不透過性状態への遷移点において最大値に達すると予想される。不安定性限界における実験的に観測されたパラメータ値は、圧力勾配によって駆動される無衝突バルーニングモードの理論から計算された値と一致する。