A 28 GHz system with a high-power gyrotron tube has been used for the QUEST spherical tokamak to form an over-dense plasma for electron Bernstein wave (EBW) heating and current drive with an 8.2 GHz-wave. Non-inductive high-density plasma ramp-up experiments with dual-frequency (dual-f ) electron cyclotron (EC) (8.2 GHz and 28 GHz) waves were conducted. A spontaneous density jump (SDJ) to an over-dense state was first observed as a bifurcation phenomenon in the dual-f wave experiment. The over-dense plasma on the 8.2 GHz wave was non-inductively ramped up to 25 kA, and was maintained for 0.4 s under stable plasma equilibrium after two such jumps in one shot. Heating to mildly energetic electrons and bulk electrons was observed even in the over-dense region. The electrostatic EBW heating effect on the mildly energetic electrons in the over-dense region is assessed following a dispersion analysis of the 8.2 GHz wave. The bulk electron heating effect observed is explained as heat exchange from mildly energetic electrons heated by the electrostatic EBW. Remarkably, a high hard-x-ray-radiation temperature of ∼500 keV was also observed in tangential viewing for current-carrying electrons in the over-dense core region. Synergetic heating from the overlap of different 28 GHz EC harmonic resonances as well as higher harmonic heating is discussed for maintaining the highly energetic electrons in the over-dense core region. In addition, the SDJ process and mechanism are considered based on the discussion of the electron heating effects with the 8.2 GHz wave.
28 GHzの大出力ジャイロトロン管を備えたシステムが、QUEST球状トカマクにおいて、電子バーンスタイン波（EBW）加熱・電流駆動のための8.2 GHz波による過密プラズマ形成に使用された。8.2 GHzと28 GHzの二周波（デュアル周波数）電子サイクロトロン（EC）波を用いた非誘導高密度プラズマ立ち上げ実験が実施された。過密状態への自発的な密度跳躍（SDJ）が、二周波波実験における分岐現象として初めて観測された。8.2 GHz波上の過密プラズマは、非誘導的に25 kAまで立ち上げられ、1ショット中に2回の跳躍を経て、安定したプラズマ平衡状態で0.4秒間維持された。過密領域においても、弱い高エネルギー電子とバルク電子の加熱が観測された。過密領域における弱い高エネルギー電子への静電EBW加熱効果は、8.2 GHz波の分散解析に基づいて評価される。観測されたバルク電子加熱効果は、静電EBWによって加熱された弱い高エネルギー電子からの熱交換として説明される。特筆すべきことに、過密コア領域における電流担体電子について、接線方向観測で約500 keVの高い硬X線温度も観測された。異なる28 GHz EC高調波共鳴の重複による相乗加熱、およびより高次の高調波加熱が、過密コア領域における高エネルギー電子の維持に関して議論される。さらに、SDJ過程とそのメカニズムは、8.2 GHz波による電子加熱効果の議論に基づいて考察される。