The paper presents a survey of possible parametric instabilities in the upcoming Microwave Tokamak Experiment (MTX) at the Lawrence Livermore National Laboratory in which an intense pulsed freeelectron laser will be used to carry out electron cyclotron heating in the Alcator C tokamak. Potentially the most dangerous instability is stimulated Brillouin backscatter by electrostatic ion cyclotron modes or quasi-modes for ordinary-mode heating at the fundamental harmonic or extraordinary-mode heating at the second electron cyclotron harmonic. Large reflectances may occur for coherent microwave sources. In addition, extraordinary waves at the amplitudes considered here can be non-linearly absorbed by parametric decay processes at the resonance layers where the pump frequency equals the second electron cyclotron harmonic and where it equals twice the local upper hybrid frequency. Finite-bandwidth effects can significantly inhibit parametric instabilities. Density fluctuations induced by drift wave turbulence at the plasma surface, with amplitudes as observed in earlier Alcator C experiments, are expected to spread the electron cyclotron wave packets but may be of insufficient amplitude to suppress Brillouin backscatter instability.
本論文は、ローレンス・リバモア国立研究所における今後のマイクロ波トカマク実験（MTX）において、強力なパルス状自由電子レーザーを用いてアルカトールCトカマク内で電子サイクロトロン加熱を実施する際に生じ得るパラメトリック不安定性についての調査を提示する。最も危険な不安定性は、基本周波数加熱における常波モードまたは第二電子サイクロトロン高調波加熱における異常波モードに対する、静電イオンサイクロトロンモードまたは準モードによる誘導ブリルアン後方散乱である。コヒーレントなマイクロ波源の場合、大きな反射率が生じ得る。さらに、ここで考察される振幅の異常波は、ポンプ周波数が第二電子サイクロトロン高調波および局所上部混成周波数の2倍に等しい共鳴層において、パラメトリック崩壊過程により非線形吸収され得る。有限帯域幅効果はパラメトリック不安定性を有意に抑制し得る。プラズマ表面におけるドリフト波乱流によって誘起される密度揺動は、以前のアルカトールC実験で観測された振幅を有する場合、電子サイクロトロン波束を広げると予想されるが、その振幅はブリルアン後方散乱不安定性を抑制するには不十分である可能性がある。