The paper provides an assessment of the ion-cyclotron resonance heating (ICRH) system performance on JET since the year 2000. The vast amount of collected data offer an insight into the historical challenges and trends in the ICRH system performance encompassing the transition from carbon (JET-C) to beryllium & tungsten ITER-like wall (JET-ILW) operations, the deuterium–tritium experiments (DTE2 & DTE3) and introduction of new RF antenna & matching systems. The best achieved operational parameters are reported and statistics on the RF plant reliability and performance is analysed. Antenna-plasma coupling is identified as the dominant factor critical to all the aspects of the ICRH system behaviour; parametric dependencies of coupling resistance on plasma parameters and the RF plant settings are discussed and the key role of local electron concentration profiles close to the antennas is highlighted. Following confident antenna performance at high RF voltages over the recent decade, observations are presented suggesting improved electrical strength of the RF vacuum components after the JET-C to JET-ILW transition; this is tentatively attributed to the reduction of dust levels in the JET vessel. Statistics on application rate and typical origins of the RF amplifier failures and protection power limits is presented indicating that the amplifier issues noticeably affected the high-power ICRH operations. Performance comparison is provided for different RF antenna & matching systems installed at JET since 2000 including the original system, two load-tolerant systems based on the 3 dB hybrid and external conjugate-T power-splitters, and the ITER-like antenna. The paper could be of interest both as a summary of technical challenges, constraints and achievements related to the ICRH application on JET and as a reference for design and operations of high-power RF systems in future fusion devices.
本論文は、2000年以降のJETにおけるイオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)システムの性能評価を提供する。収集された膨大なデータは、炭素(JET-C)からベリリウム & タングステンのITER類似壁(JET-ILW)運転への移行、重水素–トリチウム実験(DTE2 & DTE3)、そして新しいRFアンテナ & 整合システムの導入を含む、ICRHシステム性能における歴史的な課題と傾向への洞察を提供する。達成された最良の運転パラメータが報告され、RFプラントの信頼性と性能に関する統計が分析される。アンテナ-プラズマ結合は、ICRHシステムの挙動のすべての側面にとって重要となる支配的要因として特定される。結合抵抗のプラズマパラメータおよびRFプラント設定に対するパラメトリック依存性が議論され、アンテナ近傍の局所電子密度分布の重要な役割が強調される。近年10年にわたる高いRF電圧での確かなアンテナ性能に続いて、JET-CからJET-ILWへの移行後のRF真空コンポーネントの電気強度の改善を示唆する観察結果が提示される。これは暫定的にJET容器内のダストレベルの低減に起因するものとされる。RF増幅器の故障および保護電力制限の発生率と典型的な原因に関する統計が提示され、増幅器の問題が高出力ICRH運転に顕著に影響を与えたことが示される。2000年以降にJETに設置された異なるRFアンテナ & 整合システムについて、当初のシステム、3 dBハイブリッドおよび外部コンジュゲートT型電力分配器に基づく2つの負荷耐性システム、そしてITER類似アンテナを含む性能比較が提供される。本論文は、JETにおけるICRH適用に関連する技術的課題、制約、および成果の要約としても、将来の核融合装置における高出力RFシステムの設計と運転の参考としても、興味深いものとなるだろう。