Dominating α-particle heating will be the qualitatively new physics element of ITER. As it constitutes both a conceptually challenging as well as a practically highly relevant field, it has attracted the attention of a large and growing scientific community. Theoretical and diagnostic tools should be fully developed at the commencement of the thermonuclear operation of ITER. Fortunately effective methods exist to produce significant fractions of energetic ions already in present experiments. Although these populations differ qualitatively in their energy and pitch-angle spectra from those of fusion-alphas, they offer an excellent opportunity to test theoretical models and codes and to develop and benchmark diagnostic techniques. ITER itself will not mark the last stage in the development of fusion heating, and a comprehensive ab initio understanding of fast particle results on this device will be a necessary prerequisite for bridging the gap to DEMO. The study of the confinement properties of energetic particles, and in particular their interaction with the background plasma, is therefore a key element in the preparation for ITER and DEMO operation.The papers contained in this special section are based on invited presentations at the 10th IAEA Technical Meeting on Energetic Particles in Magnetic Confinement Systems held in Kloster Seeon, Germany, 8–10 October 2007, hosted by the Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Garching. The main topics of the presentations at this meeting were experimental observations and theoretical results on instabilities driven by energetic ions in tokamaks and stellarators, recent diagnostic developments, runaway electrons, heating and current drive.The papers presented here are devoted to the most challenging topics in energetic particle physics: the drive of instabilities via resonant interaction between energetic particles and plasma waves and the non-linear back-reaction on the confinement of the fast ions. Experimental observations in various magnetic confinement devices (tokamaks, spherical tokamaks, stellarators) are presented as well as theoretical investigations based on true ab initio physics models.
支配的なα粒子加熱は、ITERの質的に新しい物理要素となるであろう。それは概念的に挑戦的であると同時に実用的にも非常に重要な分野であるため、大きく成長し続ける科学コミュニティの注目を集めてきた。理論的および診断的ツールは、熱核融合運転の開始時点で完全に開発されているべきである。幸いなことに、現在の実験においてすでに高エネルギーイオンの有意な割合を生成する効果的な方法が存在する。これらの粒子集団は、そのエネルギーおよびピッチ角スペクトルにおいて核融合α粒子とは質的に異なるものの、理論モデルおよびコードを検証し、診断技術を開発およびベンチマークするための優れた機会を提供する。ITER自体が核融合加熱の開発における最終段階となるわけではなく、この装置における高速粒子結果の包括的な第一原理的理解は、DEMOへの橋渡しに必要な前提条件となるであろう。したがって、高エネルギー粒子の閉じ込め特性、特に背景プラズマとの相互作用の研究は、ITERおよびDEMO運転の準備における重要な要素である。本特集号に収録された論文は、2007年10月8日から10日にドイツのガルヒングにあるマックス・プランクプラズマ物理研究所で開催された第10回IAEA磁気閉じ込めシステムにおける高エネルギー粒子に関する技術会議における招待講演に基づいている。この会議での発表の主なトピックは、トカマクおよびステラレータにおける高エネルギーイオンによって駆動される不安定性に関する実験的観測と理論的結果、最近の診断開発、逃走電子、加熱および電流駆動であった。ここで発表された論文は、高エネルギー粒子物理学における最も挑戦的なトピック、すなわち高エネルギー粒子とプラズマ波との間の共鳴相互作用による不安定性の駆動と、高速イオンの閉じ込めに対する非線形逆反応に焦点を当てている。様々な磁気閉じ込め装置（トカマク、球状トカマク、ステラレータ）における実験的観測とともに、真の第一原理物理学モデルに基づく理論的調査が提示されている。