The paper describes a theoretical and experimental study of the structure of local Alfvén resonance (AR) and absorption of Alfvén waves (AWs) in an inhomogeneous toroidal plasma. An analysis is made of expressions for the RF field distribution in the AR region and for the power absorbed by the plasma, taking into account finite ion Larmor radius, inertia of electrons, the gyrotropy effect and Cherenkov absorption of waves by electrons. The dispersion characteristics of the AWs excited have been studied in the currentless regime on the OMEGA toroidal device. Amplitude and phase space-time measurements of the and components of the RF field in the AR region for travelling and standing AWs have been made. AW absorption in the AR region and the dynamics of plasma production using AWs have been studied on the OMEGA device and on the URAGAN-3 torsatron. With an input of about 500 kW of RF power in the frequency region ω < ωci. in the U-3 torsatron, a dense hydrogen plasma which had a clearly defined boundary and divertor layers was produced with the following parameters: e = 1.1 × 1013, e ≈ i ≈100 eV. In these experiments, which were performed with weak magnetic fields (Bo ≤ 4.2 kG), the beta achieved (≈0.5%) is comparable with the theoretical maximum equilibrium value for the device.
本論文は、不均一トロイダルプラズマにおける局所アルヴェン共鳴(AR)とアルヴェン波(AW)の吸収に関する理論的および実験的研究について述べている。有限イオンラーマー半径、電子の慣性、ジャイロトロピー効果、および電子による波のチェレンコフ吸収を考慮した上で、AR領域におけるRF場の分布とプラズマによる吸収電力の式の解析が行われている。OMEGAトルサトロン装置における無電流レジームで励起されたAWの分散特性が研究された。進行波および定在波について、AR領域におけるRF場の および 成分の振幅と位相の時空間測定が行われた。AR領域におけるAW吸収と、AWを用いたプラズマ生成のダイナミクスが、OMEGA装置およびURAGAN-3トルサトロン装置で研究された。弱磁場(Bo ≤ 4.2 kG)下で実施されたこれらの実験において、パラメータ e = 1.1 × 10^13、e ≈ i ≈ 100 eV で生成された高密度プラズマは、明確に定義された境界とダイバータ層を有していた。達成されたベータ値(≈0.5%)は、装置の理論的最大平衡値と同等である。