Ion cyclotron resonance heating, which we refer to as ICRH-SS, with the quasilinear (QL) separatrix (i.e., the separatrix in the space of QL routes of ion acceleration) located in the region of passing particles is studied. The aim of ICRH-SS is to minimize the fraction of trapped particles (particles with small longitudinal velocities) in the population of fast ions. The basic idea of ICRH-SS—shifting the separatrix to the region of passing particles—was advanced in the paper (Kolesnichenko et al 2017 Nuclear Fusion57 066004). In this work, new features of ICRH-SS are revealed. The 3D QL routes of the particle acceleration and effects of Coulomb collisions are studied. A QL equation for distribution function of neutral beam injection (NBI) ions, which is convenient for analysis, is derived. Conditions for QL flux prevailing over collisional flux caused by pitch scattering are obtained. Numerical simulations using the SCENIC package are carried out for a JET plasma with NBI ions that are accelerated by RF field in the core region. A JET pulse designed as a demonstration of the so called 'three ions' scheme, which also complies with the criteria of ICRH-SS scheme, was selected. The numerical results show that in the considered example most accelerated ions have larger longitudinal velocities and fast particle orbits are passing during ICRH-SS, whereas, 'conventional' ICRH (defined as ICRH with the separatrix in the region of trapped particles) produces accelerated ions with banana orbits. Numerical results also show an increase in fast ion generation and core plasma heating performance for ICRH-SS as compared to the conventional ICRH.
イオンサイクロトロン共鳴加熱（本論文ではICRH-SSと呼ぶ）と、準線形（QL）セパラトリクス（すなわち、QLルートの空間におけるセパラトリクス）が通過粒子の領域に位置する場合について研究する。ICRH-SSの目的は、高速イオン集団における捕捉粒子（縦方向速度の小さい粒子）の割合を最小化することである。ICRH-SSの基本概念—セパラトリクスを通過粒子の領域へシフトさせること—は、論文（Kolesnichenko et al 2017 Nuclear Fusion57 066004）で提唱された。本論文では、ICRH-SSの新たな特徴を明らかにする。粒子加速の3次元QLルートとクーロン衝突の影響を研究する。解析に便利な、中性粒子ビーム入射（NBI）イオンの分布関数に対するQL方程式を導出する。ピッチ角散乱による衝突フラックスよりもQLフラックスが支配的となる条件を得る。コア領域においてRF場により加速されるNBIイオンを有するJETプラズマに対して、SCENICパッケージを用いた数値シミュレーションを実施する。いわゆる「3イオン」スキームの実証実験として設計されたJETパルスを選択したが、これはICRH-SSスキームの条件も満たすものである。数値結果は、検討した例において、ICRH-SS中はほとんどの加速イオンが大きい縦方向速度を有し、高速粒子軌道が通過軌道であることを示す。一方、「従来の」ICRH（捕捉粒子の領域にセパラトリクスを有するICRHと定義）では、加速イオンはバナナ軌道を有する。数値結果はまた、従来のICRHと比較して、ICRH-SSでは高速イオン生成とコアプラズマ加熱性能が向上することを示す。