There is considerable interest in the development of low voltage startup scenarios for large tokamaks since it is proposed that in ITER the electric field which will be applied for ionization and plasma current ramp-up will be limited to values of E ≤ 0.3 V/m. Studies of low voltage startup have been carried out in DIII-D with and without electron cyclotron preionization and preheating. Successful Ohmic startup has been achieved with E ∼ 0.25 V/m by paying careful attention to error fields and prefill pressure, while electron cyclotron heating (ECH) assisted startup with E ∼ 0.15 V/m has been demonstrated. ECH assisted startup gives improved reliability at such low electric fields and permits operation over an extended range of prefill pressures and error magnetic fields. Using ECH, startup at E = 0.3 V/m with |B⊥| > 50 G over most of the vessel cross-section has been demonstrated. Such an error field represents an increase by more than a factor of two over the highest value for which Ohmic startup was achieved at the same electric field. During low voltage Ohmic startup with extreme values of prefill pressure and/or error magnetic fields, excessive breakdown delays are observed. The experimental data agree well with theoretical predictions based on the Townsend avalanche theory. ECH assisted startup is always prompt. The primary effect of ECH during the plasma current ramp-up is a decrease of the resistive component of the loop voltage Vrcs. A significant reduction (∼30%) in Vres is achieved for low ECH powers (PRF ∼ 300-400 kW), but a further large increase in PRF results in only a modest additional decrease in Vres. ECH was not applied over the whole ramp-up phase in these experiments and produced a reduction in volt-second consumption up to the current flat-top (Ip ∼ 1 MA) of ⪅ 10%. These experiments confirm that the low electric fields specified in the ITER design are acceptable and demonstrate the substantial benefits which accrue from the use of ECH assisted startup.
大トカマクにおける低電圧立ち上げシナリオの開発にはかなりの関心が寄せられている。というのも、ITERでは電離とプラズマ電流立ち上げに印加される電界がE ≤ 0.3 V/mの値に制限されることが提案されているからである。DIII-Dにおいて、電子サイクロトロン予備電離・予備加熱を用いた場合と用いない場合の両方で、低電圧立ち上げの研究が実施された。誤差磁場と予備充填圧力に細心の注意を払うことで、E ∼ 0.25 V/mでのオームic立ち上げの成功が達成され、一方、E ∼ 0.15 V/mでの電子サイクロトロン加熱（ECH）支援立ち上げが実証された。ECH支援立ち上げは、このような低電界において信頼性を向上させ、予備充填圧力と誤差磁場のより広い範囲での動作を可能にする。ECHを用いることで、容器断面の大部分で|B⊥| > 50 Gの条件のもと、E = 0.3 V/mでの立ち上げが実証された。このような誤差磁場は、同じ電界でオームic立ち上げが達成された最高値よりも2倍以上の増加を表す。極端な予備充填圧力および/または誤差磁場を伴う低電圧オームic立ち上げ中に、過剰な絶縁破壊遅延が観測される。実験データは、タウンゼントなだれ理論に基づく理論的予測とよく一致する。ECH支援立ち上げは常に即時的である。プラズマ電流立ち上げ中のECHの主な効果は、ループ電圧の抵抗成分Vresの減少である。低いECHパワー（PRF ∼ 300-400 kW）でVresの有意な低減（∼30%）が達成されるが、PRFをさらに大幅に増加させても、Vresの追加的な減少はわずかである。これらの実験では、ECHは立ち上げ期間全体にわたっては印加されず、電流フラットトップ（Ip ∼ 1 MA）までのボルト秒消費の低減は⪅ 10%であった。これらの実験は、ITER設計で指定された低電界が許容可能であることを確認し、ECH支援立ち上げの使用からもたらされる多大な利点を実証するものである。