Hydrogen majority plasmas will be used in the initial non-activated phase of ITER operation. Optimizing ion cyclotron resonance heating (ICRH) in such scenarios will help in achieving H-mode in these plasmas. Past JET experiments with the carbon wall revealed a significant impact of intrinsic impurities on the ICRH performance in (3He)–H plasmas relevant for the full-field initial ITER phase. High plasma contamination with carbon impurities resulted in the appearance of a supplementary mode conversion layer and significant reduction in the transition concentration of 3He minority ions, defined as the concentration at which the change from minority heating to the mode conversion regime occurs. In view of the installation of the new ITER-like wall at JET, it is important to evaluate the effect of Be and W impurities on ICRH scenarios in (3He)–H plasmas. In this paper, an approximate analytical expression for the transition concentration of 3He minority ions is derived as a function of plasma and ICRH parameters, and accounting for typical impurity species at JET. The accompanying 1D wave modelling supports the analytical results and suggests a potential experimental method to reduce the 3He level needed to achieve a specific heating regime by puffing a small amount of 4He ions additionally to (3He)–H plasma.
水素主体プラズマは、ITER運転の初期非活性化段階で使用される予定である。このようなシナリオにおけるイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）の最適化は、これらのプラズマでのHモード達成に寄与する。過去のJETにおける炭素壁を用いた実験では、フル磁場ITER初期段階に関連する(³He)–Hプラズマにおいて、ICRH性能に対する不純物の顕著な影響が明らかにされた。高濃度の炭素不純物によるプラズマ汚染は、補助的なモード変換層の出現を引き起こし、³Heマイノリティイオンの加熱からモード変換加熱への遷移が起こる³He濃度（遷移濃度）を有意に変化させた。JETに新しいITER類似壁（ベリリウムおよびタングステン）が設置されたことを踏まえ、(³He)–HプラズマにおけるICRHシナリオに対するBeおよびW不純物の影響を評価することが重要である。本論文では、プラズマパラメータおよびICRH周波数の関数として、またJETにおける代表的な不純物種を考慮して、³Heマイノリティイオンの遷移濃度に対する近似解析式を導出する。さらに、1次元波動伝播モデリングによる解析結果の検証を行い、特定の加熱モードを達成するために必要な³He濃度を低減させる手法として、(³He)–Hプラズマへの少量の⁴Heイオンの追加注入が有効である可能性を示唆する。