Second harmonic 60 GHz electron cyclotron (EC) pre-ionization using low field side (LFS) X-mode launchers has been effective in producing target plasmas for startup of the DIII-D tokamak with electron densities comparable to fundamental LFS pre-ionization plasmas using the same EC system. A visible Bremsstrahlung array showed that breakdown occurred at the 2nd harmonic resonance location and after a few milliseconds the EC driven plasma filled the entire vessel, independent of the resonant location, which was varied from near the inner wall to the centre of the torus. The power threshold for ionization of ∼0.4 MW was observed in DIII-D for these 2nd harmonic pre-ionization experiments. An orbit following code calculated that cold (0.03 eV) electrons could be heated to energies above 20 eV where the ionization of the neutral deuterium gas can occur. Scaling from DIII-D to ITER indicates that electron cyclotron heating (ECH) 2nd harmonic pre-ionization and initial plasma formation is possible if ITER operation at reduced toroidal field is desired, but additional experiments are required to extrapolate the entire ECH start-up scenario from DIII-D to ITER.
第二高調波60 GHz電子サイクロトロン（EC）予備電離は、低磁場側（LFS）Xモードランチャーを用いることで、同じECシステムを用いた基本波LFS予備電離プラズマと同等の電子密度を持つDIII-Dトカマクの立ち上げ用ターゲットプラズマの生成に有効であった。可視ブレムスストラールングアレイにより、第2高調波共鳴位置で絶縁破壊が発生し、数ミリ秒後にはEC駆動プラズマが、共鳴位置を内壁近傍からトーラス中心まで変化させた場合でも、容器全体を満たすことが観測された。DIII-Dにおけるこれらの第2高調波予備電離実験では、約0.4 MWの電離閾値パワーが観測された。軌道追跡コードにより、低温（0.03 eV）電子が20 eV以上のエネルギーまで加熱され得ることが計算され、これにより中性重水素ガスの電離が可能となることが示された。DIII-DからITERへのスケーリングは、トロイダル磁場を低減したITER運転において、電子サイクロトロン加熱（ECH）第2高調波予備電離と初期プラズマ形成が可能であることを示しているが、DIII-DからITERへのECH立ち上げシナリオ全体の外挿には追加の実験が必要である。