The present paper offers an overview of the potential of ion cyclotron resonance heating (ICRH) or radio frequency heating for the DEMO machine. It is found that various suitable heating schemes are available. Similar to ITER and in view of the limited bandwidth of about 10 MHz that can be achieved to ensure optimal functioning of the launcher, it is proposed to make core second harmonic tritium heating the key ion heating scheme, assisted by fundamental cyclotron heating 3He in the early phase of the discharge; for the present design of DEMO—with a static magnetic field strength of Bo = 5.855 T—that places the T and 3He layers in the core for f = 60 MHz and suggests centering the bandwidth around that main operating frequency. In line with earlier studies for hot, dense plasmas in large-size magnetic confinement machines, it is shown that good single pass absorption is achieved but that the size as well as the operating density and temperature of the machine cause the electrons to absorb a non-negligible fraction of the power away from the core when core ion heating is aimed at. Current drive and alternative heating options are briefly discussed and a dedicated computation is done for the traveling wave antenna, proposed for DEMO in view of its compatibility with substantial antenna–plasma distances. The various tasks that ICRH can fulfill are briefly listed. Finally, the impact of transport and the sensitivity of the obtained results to changes in the machine parameters is commented on.
本論文は、DEMO装置におけるイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）または高周波加熱の可能性について概説するものである。様々な適切な加熱方式が利用可能であることが見出されている。ITERと同様に、ランチャーの最適な機能を確保するために達成可能な約10 MHzの限られた帯域幅を考慮すると、中心部での第2高調波三重水素加熱を主要なイオン加熱方式とし、放電初期段階では3Heの基本波サイクロトロン加熱を補助として用いることが提案される。現在のDEMO設計—静磁場強度Bo = 5.855 T—では、f = 60 MHzに対してT層と3He層が中心部に位置し、その主周波数を中心に帯域幅を設定することが示唆される。高温・高密度プラズマを有する大型磁気閉じ込め装置に関する先行研究と一致して、単一通過吸収が良好に達成されることが示されるが、装置の規模ならびに運転密度と温度により、中心部イオン加熱を目的とした場合でも、電子が無視できない割合のパワーを吸収することが明らかとなる。電流駆動および代替加熱オプションについて簡潔に検討し、DEMO用に提案されている進行波アンテナについて、その大きなアンテナ-プラズマ間距離との適合性を考慮した専用の計算を行う。ICRHが果たし得る様々な役割について簡潔に列挙する。最後に、輸送の影響および得られた結果の装置パラメータ変化に対する感度について考察する。