A new straight-magnetic-field-line toroidal coordinate system is introduced by appropriate stretching of the poloidal and toroidal angles (Lamalle P U 2001 Europhys. Conf. Abstracts25 A1145). In this system, the local wavenumber component of every poloidal–toroidal wave Fourier mode along the equilibrium magnetic field, k||, is rendered by construction constant on all magnetic surfaces.Semi-analytical expressions are derived for the radio-frequency (rf) response density of tokamak plasmas, providing a convenient description of wave–particle interactions at the fundamental ion cyclotron frequency in general geometry. The new coordinate system makes the analytical developments feasible and remarkably simple: for instance, the cyclotron resonance condition between a particle and a wave Fourier mode is a quadratic equation for the parallel guiding centre (gc) velocity, whereas it is cubic in Boozer coordinates and a transcendent equation in other systems. The theoretical results presented in this paper allow a realistic numerical simulation of rf wave propagation and absorption in the presence of strongly non-Maxwellian distribution functions, such as those created during intense ion cyclotron resonance minority heating scenarios. Extensions of the theory to incorporate finite Larmor radius effects and radial gc drifts are briefly discussed.
新しい直線磁力線トロイダル座標系は、ポロイダル角とトロイダル角を適切に伸長することによって導入される（Lamalle P U 2001 Europhys. Conf. Abstracts25 A1145）。この系では、平衡磁場に沿ったすべてのポロイダル-トロイダル波動フーリエモードの局所波数成分k_||は、構成によりすべての磁気面上で一定にされる。トカマクプラズマの高周波（rf）応答密度に対する半解析的表現が導出され、一般形状における基本イオンサイクロトロン周波数での波動-粒子相互作用の便利な記述が提供される。新しい座標系は解析的展開を実現可能にし、著しく単純にする：例えば、粒子と波動フーリエモードとの間のサイクロトロン共鳴条件は、平行ガイド中心（gc）速度に関する二次方程式であるのに対し、ブーザー座標では三次方程式であり、他の系では超越方程式である。本論文で提示された理論的結果は、強く非マクスウェル分布関数（例えば、強力なイオンサイクロトロン共鳴マイノリティ加熱シナリオ中に生成されるもの）の存在下でのrf波の伝播と吸収の現実的な数値シミュレーションを可能にする。有限ラーモア半径効果と径方向gcドリフトを組み込むための理論の拡張について簡単に議論される。