To achieve steady-state operation on future fusion devices, in particular on ITER, the coupling of the lower hybrid wave must be optimized on a wide range of edge conditions. However, under some specific conditions, deleterious effects on the lower hybrid current drive (LHCD) coupling are sometimes observed on Tore Supra. In this way, dedicated LHCD experiments have been performed using the LHCD system of Tore Supra, composed of two different conceptual designs of launcher: the fully active multi-junction (FAM) and the new passive active multi-junction (PAM) antennas. A non-linear interaction between the electron density and the electric field has been characterized in a thin plasma layer in front of the two LHCD antennas. The resulting dependence of the power reflection coefficient (RC) with the LHCD power is not predicted by the standard linear theory of the LH wave coupling. A theoretical model is suggested to describe the non-linear wave–plasma interaction induced by the ponderomotive effect and implemented in a new full wave LHCD code, PICCOLO-2D (ponderomotive effect in a coupling code of lower hybrid wave-2D). The code self-consistently treats the wave propagation in the antenna vicinity and its interaction with the local edge plasma density. The simulation reproduces very well the occurrence of a non-linear behaviour in the coupling observed in the LHCD experiments. The important differences and trends between the FAM and the PAM antennas, especially a larger increase in RC for the FAM, are also reproduced by the PICCOLO-2D simulation. The working hypothesis of the contribution of the ponderomotive effect in the non-linear observations of LHCD coupling is therefore validated through this comprehensive modelling for the first time on the FAM and PAM antennas on Tore Supra.
将来の核融合装置、特にITERにおいて定常状態運転を達成するためには、低混成波の結合を広範囲の周辺条件にわたって最適化しなければならない。しかしながら、特定の条件下では、Tore Supraにおいて低混成波電流駆動（LHCD）結合に対する有害な影響が時折観測されている。このようにして、Tore SupraのLHCDシステムを用いて、専用のLHCD実験が実施されてきた。このシステムは、全活性多接合（FAM）アンテナと新型の受動活性多接合（PAM）アンテナという、2つの異なる概念設計のアンテナで構成されている。2つのLHCDアンテナの前方の薄いプラズマ層における電子密度と電界の間の非線形相互作用が特徴付けられた。その結果生じる電力反射係数（RC）のLHCDパワーへの依存性は、LH波結合の標準的な線形理論では予測されない。この非線形の波-プラズマ相互作用を記述するための理論モデルが提案され、新しい完全なLHCDコードであるPICCOLO-2D（低混成波-2D結合コードにおけるポンデロモーティブ効果）に実装された。このコードは、アンテナ近傍の波動伝播と、局所的な周辺プラズマ密度との相互作用を自己無撞着に処理する。シミュレーションは、LHCD実験で観測された結合における非線形挙動の発生を非常に良好に再現する。FAMアンテナとPAMアンテナの間の重要な差異と傾向、特にFAMにおけるRCのより大きな増加も、PICCOLO-2Dシミュレーションによって再現される。したがって、Tore SupraのFAMおよびPAMアンテナにおけるLHCD結合の非線形観測に対するポンデロモーティブ効果の寄与という作業仮説は、この包括的モデリングを通じて初めて検証された。