The behavior of impurities in the Large Helical Device (LHD) is reviewed based on the knowledge acquired since LHD experiments started in 1998. As a result, a consistent physical picture of impurity transport is obtained in the vast plasma parameter range. The essential points are: (1) the impurity confinement time increases monotonically as the bulk electron density increases in the plasma core; (2) the balance between the friction force and the thermal force on the impurities plays an important role in determining impurity transport in the stochastic layers; (3) a positive electric field leads to outward convection, and a negative electric field generally leads to inward convection (except for the impurity hole case); and (4) in the case of the impurity hole phenomenon, with a high ion temperature plasma and a steep ion temperature gradient, outward convection of the impurities in the plasma core is apparent in spite of the negative electric field. The mechanism for producing outward convection in the impurity hole plasma has not yet been clarified. The effects of the magnetic axis shift and the magnetic island are summarized, and some possible methods for impurity control are also discussed.
大型ヘリカル装置(LHD)における不純物の挙動について、1998年にLHD実験が開始されて以来得られた知見に基づいてレビューする。その結果、広範なプラズマパラメータ領域において、不純物輸送の一貫した物理像が得られている。要点は以下の通りである:(1)不純物閉じ込め時間は、プラズマコアのバルク電子密度の増加に伴って単調に増加する;(2)ストキャスティック層における不純物輸送を決定する上で、不純物に働く摩擦力と熱力のバランスが重要な役割を果たす;(3)正の電場は外向き対流を導き、負の電場は一般に内向き対流を導く(不純物ホールの場合を除く);(4)不純物ホール現象の場合、高温イオンプラズマと急峻なイオン温度勾配を伴う状況では、負の電場にもかかわらずプラズマコアにおける不純物の外向き対流が顕著に見られる。不純物ホールプラズマにおける外向き対流の生成機構はまだ解明されていない。磁気軸シフトと磁気島の影響についてもまとめられており、不純物制御のためのいくつかの可能な手法についても議論されている。