Results are presented of the second harmonic heating experiments in the ion cyclotron range of frequencies (ICRF) on JT-60. Heating and confinement characteristics are investigated by using the hydrogen second harmonic (H-majority 2ωcH scheme and the hydrogen minority second harmonic (H-minority 2ωcH scheme (nH/nHe ≈0.1) in two toroidal phasing modes of antenna currents, in phase ((0,0)) and out of phase ((π, 0)), at PIC ≤ 3 MW, ne =(1.3−6.6) × 1019 m−3 and Ip = 1–2.4 MA. Efficient plasma heating has been demonstrated in both heating schemes. Intense non-Maxwellian ion tails are observed at low density. Sawtooth oscillations with an enhanced period in the electron temperature are found over a wide range of electron densities. The incremental energy confinement time, τEinc, for (π, 0) phasing is larger than for (0,0) phasing, irrespective of the heating scheme. In particular, H-minority 2ωcH heating with (π, 0) phasing shows excellent plasma heating with τEinc ≈ 100–120 ms, which is larger than that of neutral beam injection (NBI) heating by a factor of about two. Different dependences of τEinc on Ip are obtained in the two heating schemes. The (0,0) phasing data of τEinc in H-majority 2ωcH heating increase with Ip up to 1.9 MA, while the (π, 0) phasing data in H-minority 2ωcH heating are almost constant with Ip up to 2.4 MA. The global energy confinement shows an L-mode behaviour. The energy confinement time for H-minority 2ωcH heating at high density agrees well with the Shimomura-Odajima scaling.
JT-60におけるイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)の第二高調波加熱実験の結果を示す。加熱および閉じ込め特性は、水素主要成分第二高調波(H-majority 2ωcHスキーム)および水素微量成分第二高調波(H-minority 2ωcHスキーム(nH/nHe ≈0.1)を用いて、アンテナ電流の2つのトロイダル位相モード、すなわち同相((0,0))および逆相((π, 0))において、PIC ≤ 3 MW、ne =(1.3−6.6) × 1019 m−3、Ip = 1–2.4 MAの条件で調査した。両加熱スキームにおいて効率的なプラズマ加熱が実証された。低密度では強い非マクスウェル型イオンテールが観測された。電子温度における周期が増大した鋸歯状振動が、広範囲の電子密度にわたって見いだされた。(π, 0)位相の増分エネルギー閉じ込め時間τEincは、加熱スキームによらず(0,0)位相よりも大きい。特に、(π, 0)位相によるH-minority 2ωcH加熱は、τEinc ≈ 100–120 msという優れたプラズマ加熱を示し、これは中性粒子ビーム入射(NBI)加熱の約2倍である。2つの加熱スキームにおいて、τEincのIpに対する依存性が異なる結果が得られた。H-majority 2ωcH加熱における(0,0)位相のτEincデータはIpとともに1.9 MAまで増加する一方、H-minority 2ωcH加熱における(π, 0)位相のデータはIpに対して2.4 MAまでほぼ一定である。全体のエネルギー閉じ込めはLモード挙動を示す。高密度におけるH-minority 2ωcH加熱のエネルギー閉じ込め時間は、Shimomura-Odajimaスケーリングとよく一致する。