This paper presents the progress in the long—pulse operation of the electron cyclotron (EC) system and the achievements in high—electron temperature plasmas by the combined EC and lower hybrid (LH) waves heating since the EC system was built in 2015. An electron temperature of up to 12 keV with a duration over 100 s was realized by the simultaneous heating of EC and LH waves at the line-averaged density ∼ 1.8 × 1019 m−3. The plasma heating effect strongly depends on the location of EC power deposition. H-mode plasmas with solely EC wave auxiliary heating have been obtained on EAST for the first time. These H-mode discharges show an enhanced confinement factor H98(y,2) around 1.0, which is higher than the previous H-mode using LH power alone (Xu et al 2011 Nucl. Fusion51 072001). The total heating power is very close to the threshold value for L–H transition according to the international tokamak scaling. In addition to the temperature effects inside the separatrix, higher electron temperature produced by EC wave is found to reduce the LH power loss in the scrape-off layer due to collisional absorption, which is beneficial to further increase the LH current drive efficiency. Ray-tracing/Fokker–Planck modeling results indicate that higher electron temperature can shorten the LH wave propagation on EAST in a multiple-pass regime, thus decreasing the collisional dissipation.
本論文は、ECシステムが2015年に建設されて以来の電子サイクロトロン（EC）システムの長パルス運転における進展と、EC波と低域混成（LH）波の複合加熱による高電子温度プラズマにおける成果を示す。線平均密度 ∼ 1.8 × 1019 m−3 におけるEC波とLH波の同時加熱により、12 keVまでの電子温度と100秒を超える持続時間が実現された。プラズマ加熱効果はEC波のパワー堆積位置に強く依存する。EC波のみの補助加熱によるHモードプラズマがEASTで初めて得られた。これらのHモード放電は、約1.0の閉じ込め改善係数 H98(y,2) を示し、これはLHパワーのみを用いた従来のHモード（Xu et al 2011 Nucl. Fusion51 072001）よりも高い。総加熱パワーは、国際トカマクスケーリングによるL–H遷移の閾値に非常に近い。セパラトリックス内側の温度効果に加えて、EC波によって生成されたより高い電子温度が、衝突吸収によるスクレイプオフ層でのLHパワー損失を低減することが見出された。これはLH電流駆動効率をさらに向上させるのに有益である。レイトレーシング／フォッカー・プランクモデリングの結果は、より高い電子温度がマルチパス領域でのEASTにおけるLH波の伝播を短縮し、それによって衝突散逸を減少させることができることを示している。