A theoretical model for the investigation of the ICRF fundamental minority plasma heating scheme in tokamak configurations is developed. The wave differential operator is obtained by including in a selfconsistent manner the effects of strong wave damping, linear mode conversion and a one-dimensional non-uniform equilibrium configuration. It is found that the use of a self-consistent equilibrium distribution function yields important modifications of the ICRF wave differential operator applicable to this heating regime. In particular, the paper presents a set of new terms which are resonant at the fundamental cyclotron frequency and which ensure the self-adjointness of the resulting wave operator in the limit k|| → 0. A numerical scheme is developed with which solutions for the ICRF electromagnetic field and the corresponding power deposition and energy flux profiles can be obtained. An extensive parametric study is carried out for a range of wave and plasma parameters illustrative of current and proposed JET operating regimes. The results are considerably different from those obtained using a WKB fast wave model. In particular, the 'full wave' model presented in this paper yields a percentage for the wave power absorbed by the ionic species which is much larger than the one predicted by the WKB theory. The model presented also shows that the majority species can absorb a much higher proportion of the incident wave power than previously reported. Finally, the results obtained for JET indicate that in the case of low magnetic field incidence a sizeable percentage of the launched wave energy can be reflected on the fast wave branch for values of k|| ≤ 6 m−1 and that at higher plasma temperatures electron heating becomes appreciable.
トカマク配位におけるICRF基本波 minority プラズマ加熱スキームの研究のための理論モデルを構築する。波動微分演算子は、強い波動減衰、線形モード変換、および一次元非一様平衡配位の効果を自己無撞着に含めることによって得られる。自己無撞着な平衡分布関数を用いることが、この加熱領域に適用可能なICRF波動微分演算子に重要な修正をもたらすことが見出される。特に、基本サイクロトロン周波数で共鳴する新しい項群が提示され、これらの項はk||→0の極限における波動演算子の自己随伴性を保証する。提案されたモデルを用いて、ICRF電磁場、対応するパワー堆積、およびエネルギー流束分布の解を得るための数値スキームを開発する。現在および将来のJET運転条件を代表する広範囲の波動・プラズマパラメータについて詳細なパラメトリック研究を実施する。その結果は、WKB高速波モデルを用いて得られた結果とは有意に異なる。特に、本論文で提示された「フル波動」モデルは、WKB理論によって予測されるものよりもはるかに大きいイオン種による波動パワー吸収割合をもたらす。さらに、このモデルは、主要イオン種が入射波動パワーのより高い割合を吸収できることを示しており、これは従来の報告よりも大きい。最後に、JETに関する結果は、k|| ≤ 6 m⁻¹の低磁場入射の場合、入射波動エネルギーのかなりの割合が高速波分枝で反射され得ること、またより高いプラズマ温度では電子加熱が顕著になることを示している。