A scenario of ion cyclotron range of frequency (ICRF) wave injection from a top launcher is proposed as an efficient and direct heating method for thermal deuterium ions in deuterium–tritium tokamak plasmas. Positioned between the tritium cyclotron layer and ion–ion hybrid layer, the top launcher allows effective wave penetration to the ion–ion hybrid layer and enables significant power transfer to thermal deuterium. This is achieved through favorable wave polarization for fundamental cyclotron damping. There is a Doppler broadening around the cyclotron resonance and this overlaps with the ion–ion hybrid layer. Low toroidal mode numbers and ion temperature in the range of 5–20 keV are favorable for enhancing the main ion damping relative to electron damping. In contrast to the neutral beam injection, which penetration strongly depends on machine size and plasma density, the proposed ICRF-based direct ion heating scenario is shown to be scalable and applicable to both larger and smaller tokamak devices within practical constraints.
上部ランチャーからのイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）波入射のシナリオは、重水素–三重水素トカマクプラズマ中の熱的重水素イオンを効率的かつ直接的に加熱する方法として提案される。三重水素サイクロトロン層とイオン–イオン混成層の間に位置する上部ランチャーは、イオン–イオン混成層への効果的な波動の浸透を可能にし、熱的重水素への有意な電力伝達を可能にする。これは、基本サイクロトロン減衰にとって好ましい波動の偏極を通じて達成される。サイクロトロン共鳴の周囲にはドップラー広がりが存在し、これはイオン–イオン混成層と重なる。低いトロイダルモード数と5–20 keVの範囲のイオン温度は、電子減衰に対する主イオン減衰を高めるのに好ましい。浸透が装置規模とプラズマ密度に強く依存する中性粒子ビーム入射とは対照的に、提案するICRFに基づく直接イオン加熱シナリオは、実用的な制約の範囲内で大型および小型の両方のトカマク装置に拡張可能かつ適用可能であることが示される。