The Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH) system is one of the primary additional heating methods in the WEST tokamak, playing a significant role in achieving high-performance plasmas. The European Transport Simulator provides valuable insights into the dynamics of fast ions resulting from ICRH, helping optimize plasma discharges and potentially enabling favorable conditions for the L–H transition. One key challenge for ICRH in WEST concerns magnetic ripple, generated by the discrete arrangement of the toroidal coils, which causes fast particles to deviate from their standard orbits and can lead to their loss if their perpendicular velocity is too high. Ripple losses due to ICRH have been measured to account for a non-negligible fraction of the injected ICRH power in certain conditions. To model these losses, 3D orbit-following Monte Carlo codes are typically used, but a faster and more practical approach is proposed by truncating the Ion Cyclotron Resonance Frequency (ICRF)-accelerated ion distribution functions based on an imposed loss energy threshold. This paper compares this simplified method with experimental data, demonstrating its validity in the WEST operational range and estimating the total ICRF power deposition while accounting for ripple losses. The relationship between various particle energy components related to the truncated ion distribution functions and induced lost power is discussed and scaling laws for the ripple losses linking electron temperature, plasma density, ICRH power and minority ion concentration are proposed.
イオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）システムは、WESTトカマクにおける主要な追加加熱方式の一つであり、高性能プラズマの達成において重要な役割を果たしている。欧州輸送シミュレータは、ICRHに起因する高速イオンのダイナミクスに関する貴重な知見を提供し、プラズマ放電の最適化を支援し、L–H遷移にとって好ましい条件を可能にする可能性がある。WESTにおけるICRHの主要な課題の一つは、トロイダルコイルの離散的な配置によって生じる磁気リップルであり、これにより高速粒子が標準的な軌道から逸脱し、その垂直速度が高すぎる場合には損失につながる可能性がある。ICRHによるリップル損失は、特定の条件下では、注入されたICRHパワーの無視できない割合を占めることが測定により示されている。これらの損失をモデル化するには、通常3次元の軌道追従モンテカルロコードが用いられるが、より高速で実用的なアプローチとして、設定された損失エネルギー閾値に基づいてICRF（イオンサイクロトロン共鳴周波数）加速イオン分布関数を切断する方法が提案されている。本論文では、この簡略化手法を実験データと比較し、WESTの運転範囲におけるその有効性を実証するとともに、リップル損失を考慮した総ICRFパワー堆積を推定する。切断されたイオン分布関数に関連する様々な粒子エネルギー成分と誘起される損失パワーとの関係について議論し、電子温度、プラズマ密度、ICRHパワー、および少数イオン濃度を関連付けるリップル損失のスケーリング則を提案する。