Fast ions in W7-X will be produced either by neutral beam injection (NBI) or by ion-cyclotron resonant heating (ICRH). The latter presents the advantage of depositing power locally and does not suffer from core accessibility issues (Drevlak et al 2014 Nucl. Fusion54 073002). This work assesses the possibility of using ICRH as a fast ion source in W7-X relevant conditions. The SCENIC package is used to resolve the full wave propagation and absorption in a three-dimensional plasma equilibrium. The source of the ion-cyclotron range of frequency (ICRF) wave is modelled in this work by an antenna formulation allowing its localisation in both the poloidal and toroidal directions. The actual antenna dimension and localization is therefore approximated with good agreement. The local wave deposition breaks the five-fold periodicity of W7-X. It appears that generation of fast ions is hindered by high collisionality and significant particle losses. The particle trapping mechanism induced by ICRH is found to enhance drift induced losses caused by the finite orbit width of trapped particles. The inclusion of a neoclassically resolved radial electric field is also investigated and shows a significant reduction of particle losses.
W7-Xにおける高速イオンは、中性粒子ビーム入射(NBI)またはイオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)のいずれかによって生成される。後者は、局所的にパワーを堆積できるという利点を有し、コアへの到達可能性の問題も生じない(Drevlak et al 2014 Nucl. Fusion54 073002)。本研究は、W7-Xに関連する条件下でICRHを高速イオン源として用いる可能性を評価するものである。SCENICパッケージを用いて、三次元プラズマ平衡における完全な波動伝播と吸収を解明する。イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)波動の源は、ポロイダル方向とトロイダル方向の両方における局在化を可能にするアンテナ定式化によってモデル化される。したがって、実際のアンテナ寸法と局在化は良好な一致をもって近似される。局所的な波動堆積は、W7-Xの五回対称性を破る。高速イオンの生成は、高い衝突頻度と大きな粒子損失によって妨げられることが明らかになる。ICRHによって誘起される粒子捕捉機構は、捕捉粒子の有限軌道幅によって引き起こされるドリフト誘起損失を増強することが見出された。新古典的に解かれた動径電場の導入も調査され、粒子損失の大幅な低減を示す。