Nonlinear interactions of ion cyclotron range of frequency (ICRF) waves with fusion plasmas are reviewed. Although the linear theory of ICRF waves, including fast waves (FWs), high-harmonic fast waves and ion Bernstein waves (IBWs), is widely applicable, nonlinear effects can still be important, especially in the edge plasma or for novel core applications. Here the topics of flow drive, ponderomotive forces, radiofrequency (rf) sheaths, parametric decay and related interactions with the edge plasma are considered. Primary emphasis is placed on the basic underlying physics and tokamak applications. For FW antennas, the parallel electric field near launching structures is known to drive rf sheaths which can give rise to convective cells, interaction with plasma 'blobs', impurity production and edge power dissipation. In addition to sheaths, IBW waves in the edge plasma are subject to strong ponderomotive effects and parametric decay. In the core plasma, slow waves can sometimes induce nonlinear effects. Mechanisms by which these waves can influence the radial electric field and its shear are summarized and related to the general (reactive-ponderomotive and dissipative) force on a plasma from rf waves. Standard ICRF codes have begun to incorporate the nonlinear topics described here. Further progress in integrated simulation should allow new predictive modelling capabilities.
イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)波と核融合プラズマとの非線形相互作用について概説する。ICRF波の線形理論は、高速波(FW)、高次高調波高速波、イオンバーンスタイン波(IBW)を含め広く適用可能であるが、非線形効果が重要となる場合もある。特に、周辺プラズマや新規のコアプラズマ応用において顕著である。本稿では、流れ駆動、ポンデロモーティブ力、高周波(rf)シース、パラメトリック崩壊、および周辺プラズマとの関連する相互作用に焦点を当てる。主な重点は、基礎となる物理とトカマク応用に置かれる。FWアンテナの場合、発射構造近傍の平行電場がrfシースを駆動し、対流セル、プラズマ「ブロブ」との相互作用、不純物生成、周辺パワー散逸を引き起こすことが知られている。シースに加えて、周辺プラズマ中のIBWは、強いポンデロモーティブ効果とパラメトリック崩壊の影響を受ける。コアプラズマでは、低速波が非線形効果を誘起する場合がある。これらの波が動径電場およびそのシアに影響を及ぼすメカニズムを要約し、rf波からプラズマへの一般的な(反応性および散逸性)力と関連付ける。標準的なICRFコードは、ここで述べた非線形トピックを組み込み始めている。統合シミュレーションのさらなる進展により、新たな予測モデリング能力が可能になると期待される。