Heating of a 26-keV trapped-ion beam by interaction with incident lower-hybrid RF power (as low as 5 kW) was observed in the ATC plasma. We suggest that ion-cyclotron damping of lower hybrid waves by beam ions can account for the increase in beam energy. This process can explain the main features of the experiment: (1) preferential absorption in the perpendicular direction, (2) lack of absorption by the background plasma ions, and (3) low power requirement for absorption. Theory requires k⊥ρi≳(ω/ωci)½. The relatively high perpendicular temperature of the beam ions (∼ 1 keV), combined with one of several possibilities for RF energy at large k⊥, allows the condition on k⊥ρi to be satisfied. Moreover, the large parallel energy of the beam ions plays a major role in broadening the harmonic resonances, thus making it possible for a large number of beam ions to resonate with the wave. Though the primary process is perpendicular absorption, there is also a net gain in parallel energy during a collision time due to pitch-angle scattering. The importance of this heating mechanism for large machines such as TFTR is discussed. For these machines, ions will be injected with large ρi, making ion heating possible even with moderate values of k⊥.
26 keVの捕捉イオンビームが、入射する低ハイブリッドRFパワー(最低5 kW)との相互作用によって加熱されることが、ATCプラズマにおいて観測された。我々は、ビームイオンによる低ハイブリッド波のイオンサイクロトロン減衰が、ビームエネルギーの増加を説明し得ることを提案する。この過程は、実験の主な特徴を説明できる:(1) 垂直方向の優先的吸収、(2) 背景プラズマイオンによる吸収の欠如、(3) 吸収に必要な低パワー。理論は k⊥ρi≳(ω/ωci)½ を要求する。ビームイオンの比較的高い垂直温度(∼1 keV)は、大きな k⊥ におけるRFエネルギーのいくつかの可能性の一つと組み合わさって、k⊥ρi に関する条件を満たすことを可能にする。さらに、ビームイオンの大きな平行エネルギーは、高調波共鳴を広げる主要な役割を果たし、多数のビームイオンが波と共鳴することを可能にする。主過程は垂直方向の吸収であるが、ピッチ角散乱により、衝突時間中に平行エネルギーにも正味の増加が生じる。TFTRのような大型装置に対するこの加熱機構の重要性について議論する。これらの装置では、イオンは大きな ρi で入射され、中程度の k⊥ でもイオン加熱が可能となる。