Experimental observations of lower hybrid current drive (LHCD) at high density on the Alcator C-Mod tokamak are presented in this paper. Bremsstrahlung emission from relativistic fast electrons in the core plasma drops suddenly above line-averaged densities of 1020 m−3 (ω/ωLH ∼ 3) in single null discharges with large (⩾8 mm) inner gaps, well below the density limit previously observed on limited tokamaks (ω/ωLH ∼ 2). Modelling and experimental evidence suggest that the absence of LHCD driven fast electrons at high density may be due to parasitic collisional absorption in the scrape-off layer (SOL). Experiments show that the population of fast electrons produced by LHCD at high density () can be increased by operating with an inner gap of less than ∼5 mm with the strongest non-thermal emission in inner wall limited plasmas. A change in plasma topology from single to double null produces a modest increase in non-thermal emission at high density. Increasing the electron temperature in the periphery of the plasma (0.8 > r/a > 1.0) also results in a modest increase in non-thermal electron emission above the density limit. Ray tracing/Fokker–Planck simulations of these discharges predict the observed sensitivity to plasma position when the effects of collisional absorption in the SOL are included in the model.
本論文では、Alcator C-Modトカマクにおける高密度での低域混成波電流駆動(LHCD)の実験的観測結果を示す。中心プラズマ中の相対論的高速電子からの制動放射は、大きな（⩾8 mm）内側ギャップを持つシングルヌル放電において、線平均密度が1020 m−3（ω/ωLH ∼ 3）を超えると急激に低下する。これは、リミター付きトカマクでこれまでに観測された密度限界（ω/ωLH ∼ 2）をはるかに下回る。モデリングと実験的証拠は、高密度でのLHCD駆動高速電子の不在が、スクレイプオフ層(SOL)における寄生衝突吸収に起因する可能性があることを示唆している。実験により、高密度()でのLHCDによって生成される高速電子の集団は、内側ギャップを約5 mm未満にして運転することで増加させることができ、内壁リミター付きプラズマで最も強い非熱的放射が得られることが示されている。プラズマのトポロジーをシングルヌルからダブルヌルに変更すると、高密度での非熱的放射が適度に増加する。プラズマ周辺部（0.8 > r/a > 1.0）の電子温度を上昇させると、密度限界を超えた領域での非熱的電子放射も適度に増加する。これらの放電の光線追跡/フォッカー–プランクシミュレーションは、SOLにおける衝突吸収の効果をモデルに含めた場合に、観測されたプラズマ位置への感度を予測する。