A new, very fast code, SSFPQL, which solves the steady state quasi-linear kinetic equation describing the ion distribution function during ion cyclotron heating in two velocity variables has been written. It uses an expansion of the distribution function in Legendre polynomials in pitch angle and cubic finite elements in the velocity variable. The success of the Legendre expansion for the ion cyclotron heating problem depends on a non-conventional representation of the quasi-linear diffusion coefficient based on the addition theorem of Bessel functions. By omitting toroidal trapping of energetic ions but otherwise including finite Larmor radius effects to all orders, SSFPQL offers a very efficient complement to wave codes and tokamak radial transport codes in view of the ultimate goals of a self-consistent modelling of ion cyclotron heating. In particular, the velocity space information supplied by SSFPQL can easily be used to take into account quasi-linear effects in the description of wave propagation and absorption with a reasonably modest numerical effort. A few applications of SSFPQL to first harmonic ion cyclotron heating of tritium in a typical ITER plasma are presented. At the power levels to be expected in ITER, the suprathermal ion population is strongly anisotropic: the parallel energy increase is typically only 20% of the total. The total energy in the ion tail is never very high, and its effects on the heating rate are rather modest; in particular, self-boosting of first harmonic heating by finite Larmor radius effects can hardly compensate for the poor efficiency of this heating method at ohmic temperatures. A reduction of the density at the beginning of the heating pulse, or the introduction of a low concentration 3He minority, might be needed to overcome this unfavourable situation. On the other hand, near ignition the quasi-linear increase of the fusion reactivity by first harmonic heating of tritium is not negligible and could lower the ignition temperature by a few keV
新しい、非常に高速なコードSSFPQLが書かれた。これは、イオンサイクロトロン加熱中のイオン分布関数を、2つの速度変数において記述する定常状態の準線形運動方程式を解くものである。このコードは、ピッチ角に関するルジャンドル多項式と、速度変数に関する有限要素法を用いた分布関数の展開を使用する。イオンサイクロトロン加熱問題に対するルジャンドル展開の成功は、ベッセル関数の加法定理に基づく準線形拡散係数の非従来的な表現に依存している。高エネルギーイオンのトロイダル閉じ込めを省略する一方で、有限ラーマー半径効果をすべての次数まで含めることにより、SSFPQLは、イオンサイクロトロン加熱の自己無撞着モデリングという最終目標に向けて、波動コードおよびトカマク動径輸送コードに対する非常に効率的な補完手段を提供する。特に、SSFPQLによって供給される速度空間情報は、合理的に控えめな数値計算労力で、波動伝播と吸収の記述において準線形効果を考慮するために容易に使用できる。典型的なITERにおけるトリチウムの第一高調波イオンサイクロトロン加熱へのSSFPQLのいくつかの適用が提示される。ITERで予想される出力レベルでは、超熱的イオン集団は強く異方的であり、平行エネルギーの増加は通常、全エネルギーのわずか20%に過ぎない。イオンテールの全エネルギーは決して高くならず、その加熱率への影響はかなり控えめである。特に、有限ラーマー半径効果による第一高調波加熱の自己増強は、オーミック温度におけるこの加熱方法の低い効率をほとんど補償できない。加熱パルスの開始時における密度の低減、または低濃度の3He少数派の導入が、この不利な状況を克服するために必要となるかもしれない。一方、点火近傍では、トリチウムの第一高調波加熱による融合反応性の準線形的増加は無視できず、点火温度を数keV低下させ得る。