This special section brings together much of what is currently at the forefront of ion cyclotron resonance frequency (ICRF) research. Which theories are people working on? Where is progress being made? What results are being obtained?The present Nuclear Fusion section on ICRF is not—and was explicitly meant not to be—an overview or review of ICRF systems, research achievements or theories. It is more a snapshot of the leading edge of the investigations. It is based, in part, on presentations to the 16th Topical Conference on RF Power in Plasmas, Park City, Utah, USA, April 2005.The forefront of ICRF research currently being actively pursued covers a wide range of topics: theoretical, experimental and technological.As can be expected, most of the papers in this section have direct relevance to ITER. Elements that will be important in ITER, and that are being addressed and developed in the papers, are the presence of fast particles with their influence on wave propagation and damping, the non-linear mechanisms in the edge—in particular close to the wave launcher—and steady-state aspects. Specific ITER components as well as RF scenarios are studied.Continued efforts to improve the analytical description of wave damping and absorption and the availability of gradually more powerful computers led to significant progress in incorporating the effect of particles with non-thermal velocity distributions—the presence of which has already become significant in present-day machines due to massive RF and/or NBI heating which forces the particles away from thermo-dynamical equilibrium (Brambilla et al, Jaeger et al).The exact role that RF-created and fusion-born fast particles will play is still a matter of lively debate. As shown in the papers by Choi et al and Pinsker et al, the presence of energetic particles is a significant factor in the wave absorption, even at high harmonics.Accounting for the actual magnetic topology allows the capture of RF induced effects which were treated in less detail in earlier modelling. Murakami et al present a wave–particle description that accounts for the complex geometry of the Large Helical Device (LHD). Finite Larmor radius effects and changes to the guiding centre orbits are addressed theoretically in the papers by Johnson et al and Hellsten et al.In the edge, the plasma is not fully ionized, the machine walls and protruding objects are close-by, and the magnetic topology can be complicated. Despite these difficulties an understanding and appropriate modelling of the plasma edge is imperative as the plasma edge is an essential feature in ICRF coupling and RF-plasma interaction. The full richness of the antenna near-field plasma dynamics and the non-linear plasma–wave interaction close to the launchers is addressed by Myra et al, while Bobkov et al present experimental evidence of some key players in the area of wave coupling.Advances are being made in treating increasingly realistic and detailed antenna geometries with plasma in coupling computations (Lancellotti et al) and on describing the presence and effect of the plasma in front of the antenna box.The role of edge interactions becomes of greater consequence as the pulse length grows towards steady state conditions. Colas et al provide evidence gathered during the long pulses in Tore Supra.Proper design and tuning of the wave launcher is essential to ensure coupling to a variety of experimental conditions. Messiaen et al and Bosia et al focus on specific technological elements of the ICRF system foreseen for ITER: the antenna and the matching system.In the initial phase of ITER, where H will be used as the majority ion species, special non-fusion ICRF scenarios will need to be used. Such scenarios are explored by Mayoral et al in JET.We hope that this special section will give you a flavour of the ongoing research in the ICRF area and that it will contribute to advancing ICRF in particular for ITER.
本特集号は、イオンサイクロトロン共鳴周波数（ICRF）研究の最前線で現在行われている研究の多くをまとめたものである。現在どのような理論が研究されているのか。どの分野で進展が見られているのか。どのような結果が得られているのか。今回のNuclear Fusion誌のICRF特集号は、ICRFシステム、研究成果、理論の概説やレビューではなく、意図的にそうしないようにしたものである。これはむしろ、研究の最先端のスナップショットである。その一部は、2005年4月に米国ユタ州パークシティで開催された第16回プラズマ中のRFパワーに関するトピカル会議での発表に基づいている。現在活発に研究されているICRF研究の最前線は、理論的、実験的、技術的な幅広いトピックを網羅している。予想されるように、この特集号の論文のほとんどはITERに直接関連している。ITERにおいて重要であり、各論文で取り上げられ、発展させられている要素は、波動伝播と減衰に影響を与える高速粒子の存在、エッジ部（特に波動ランチャー近傍）における非線形メカニズム、および定常状態の側面である。特定のITER構成要素ならびにRFシナリオが研究されている。波動減衰と吸収の解析的記述を改善するための継続的な努力と、徐々に高性能化するコンピュータの利用可能性により、非熱的速度分布を持つ粒子の効果を組み込むことに大きな進展が見られた（そのような粒子の存在は、大規模なRFおよび/またはNBI加熱により粒子が熱力学的平衡から外れるため、現在の装置ではすでに重要となっている）（Brambillaら、Jaegerら）。RF生成および核融合生成の高速粒子が果たす正確な役割は、依然として活発な議論の対象である。ChoiらおよびPinskerらの論文で示されているように、高調波においてさえ、高エネルギー粒子の存在は波動吸収における重要な因子である。実際の磁気トポロジーを考慮することで、初期のモデリングでは詳細に扱われていなかったRF誘起効果を捉えることができるようになった。Murakamiらは、大型ヘリカル装置（LHD）の複雑な幾何形状を考慮した波動-粒子記述を提示している。有限ラーマー半径効果とガイドセンター軌道の変化は、JohnsonらおよびHellstenらの論文で理論的に扱われている。エッジ部では、プラズマは完全には電離しておらず、機器の壁や突出した物体が近接しており、磁気トポロジーは複雑になり得る。これらの困難にもかかわらず、プラズマエッジはICRF結合およびRF-プラズマ相互作用において本質的な特徴であるため、プラズマエッジの理解と適切なモデリングは不可欠である。アンテナ近傍場のプラズマダイナミクスの完全な豊かさと、ランチャー近傍での非線形プラズマ-波動相互作用はMyraらによって扱われており、一方Bobkovらは波動結合の分野におけるいくつかの主要因子の実験的証拠を提示している。結合計算において、プラズマを伴うますます現実的で詳細なアンテナ幾何形状を扱うこと（Lancellottiら）、およびアンテナボックス前方のプラズマの存在と効果を記述することにおいて進展が見られている。パルス長が定常状態条件に向けて長くなるにつれて、エッジ相互作用の役割はより重要になる。Colasらは、Tore Supraでの長時間パルス中に得られた証拠を提供している。様々な実験条件への結合を確実にするためには、波動ランチャーの適切な設計と調整が不可欠である。MessiaenらおよびBosiaらは、ITER用に計画されているICRFシステムの特定の技術的要素、すなわちアンテナと整合システムに焦点を当てている。ITERの初期段階では、Hが主要イオン種として使用されるため、特別な非核融合ICRFシナリオを使用する必要がある。そのようなシナリオは、JETにおいてMayoralらによって探求されている。本特集号が、ICRF分野で進行中の研究の一端を読者に伝え、特にITERに向けたICRFの進展に貢献することを願っている。