A recently developed generalization of neoclassical theory is applied to study the use of neutral-beam injection to drive impurities out of a tokamak plasma. The theory accounts for the direct momentum exchange between beam and plasma, which has been studied previously, and also for the effects of the beam in altering the first-order particle flows and the ambipolar potential. Conditions are established for which co-injection drives impurity fluxes outward. It is estimated that order-unity changes of the radial impurity flow should be found in current experiments and that modest levels of neutral-beam injection should suffice for impurity control in reactors. In the course of this work, the general theory of particle transport in the presence of particle and momentum sources is evaluated for a two-species plasma with arbitrary plasma geometry and beta.
近年開発された新古典理論の一般化を、トカマクプラズマから不純物を駆出するための中性粒子ビーム入射の利用を研究するために適用する。この理論は、ビームとプラズマの間の直接的な運動量交換を考慮するものであり、これは以前に研究されているが、さらにビームが一次の粒子フラックスと両極性電位を変化させる効果も考慮する。共入射が不純物フラックスを外向きに駆動する条件が確立される。現在の実験では、径方向の不純物フラックスのオーダーワンの変化が見られるはずであり、炉心プラズマでは、適度なレベルの中性粒子ビーム入射が不純物制御に十分であると推定される。この研究の過程で、粒子源と運動量源が存在する場合の粒子輸送の一般理論が、任意のプラズマ形状とベータ値を持つ二成分プラズマに対して評価される。