密度分布

密度分布（density profile）とは、プラズマ中の電子密度（あるいは中性粒子密度や電流密度）が空間位置とともにどう変化するかを記述する関数であり、磁場核融合研究における最も基本的な診断対象の一つである。プラズマの閉じ込め性能、加熱・電流駆動の効率、磁気流体力学（MHD）安定性はいずれも密度の空間分布に強く依存するため、密度分布の測定と制御は装置運転の中核を占める。図に示すのは、トカマク装置EASTに設置されたレーザー干渉計システム（POINT）の光系配置であり、プラズマ断面を横切る11本の測定視線（チャンネル）が垂直方向に並ぶ様子を示す。このように複数の視線で線積分密度を測り、そこから断面内の分布を再構成するのが、密度分布診断の典型的な構成である。

密度分布とは何か、なぜ重要か

トカマクやステラレータでは、プラズマは磁力線に沿ってほぼ一様だが、磁力線が入れ子状の磁面をなすため、密度は実質的に小半径（正規化磁束座標 ρ など）の関数として表される。この分布の形は物理的に重要な意味を持つ。中心に向かって盛り上がった「ピーク型」分布は核融合反応率を高める一方、中心がへこんだ「ホロー型」分布は加熱初期や非誘導電流駆動時に現れ、輸送や活性の変化を示唆する。エッジ（）部の急峻な密度勾配は閉じ込めの特徴であり、その構造が全体的な性能を左右する。