A fast and intuitive method is proposed to solve the integro-differential wave equation relevant for modelling ion cyclotron resonance heating (ICRH) at any cyclotron harmonic, for arbitrary ion distributions and retaining all finite Larmor radius effects. The method is inspired on recent work of Budé who proposed to fit the dielectric tensor in k-space by a higher order polynomial, allowing to derive a suitable differential operator that conveniently mimics the integro-differential operator in a sufficiently large -range to describe all physically relevant wave modes in -space. Eliminating a drawback of the Budé method by going back to first principles yields a wave equation dielectric response operator that guarantees a positive definite power absorption for populations in thermal equilibrium—as physically expected—and that can directly be used in the Fokker–Planck equation. The method is exploited for 1D application but retaining the toroidal curvature. Analytical expressions of the components of the dielectric tensor are available for Maxwellian distributions as well as bi-Maxwellians with a finite parallel drift. Numerical integration of the velocity space integrals allows to account for arbitrary distributions. A number of examples relevant for high performance tokamak plasma operation and exploiting simultaneous ICRH and neutral beam injection heating are given to illustrate the method's potential.
任意のサイクロトロン高調波におけるイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）のモデル化に関連する積分微分波動方程式を、任意のイオン分布に対して、すべての有限ラーモア半径効果を保持して解くための、高速かつ直感的な方法が提案される。この方法は、Budéの最近の研究に着想を得ている。Budéは、k空間における誘電テンソルを高次多項式でフィッティングすることを提案し、それにより、k空間における物理的に関連するすべての波動モードを記述するのに十分に大きなk範囲において積分微分演算子を好都合に模倣する適切な微分演算子を導出することを可能にした。Budé法の欠点を第一原理に立ち返ることによって排除することで、熱平衡状態にある粒子集団に対して正定値の電力吸収を保証する波動方程式の誘電応答演算子が得られる。これは物理的に期待されることであり、その演算子はフォッカー–プランク方程式に直接使用できる。この方法は、トロイダル曲率を保持しつつ、1次元適用のために活用される。誘電テンソルの成分の解析的表現は、マクスウェル分布および有限の平行ドリフトを持つバイマクスウェル分布に対して利用可能である。速度空間積分の数値積分により、任意の分布を考慮することが可能になる。高性能トカマクプラズマ運転に関連し、同時ICRHと中性粒子ビーム入射加熱を利用するいくつかの例が、この方法の可能性を示すために与えられる。