This study provides a detailed analysis of ion cyclotron resonance heating (ICRH) scenarios for ADITYA-U Tokamak which is a crucial technique for core plasma heating in magnetically confined devices. The ICRH code LION is used to study the cyclotron resonance heating of hydrogen minority ions in deuterium plasma. The resonant heating of the minority hydrogen ions is analyzed for both fundamental and second harmonic frequencies which coincide with the second and fourth harmonics of Deuterium ions, respectively. The LION code, a full-wave solver based on the finite hybrid element method, enables detailed modeling of fast magnetosonic waves in the complex, axisymmetric geometry of the ADITYA-U Tokamak. A parametric study of power deposition both total and on individual species has been performed using several key parameters including wave frequency, toroidal wave number (), electron temperature, and minority ion concentration. Additionally, we examine the impact of both circular and shaped plasma equilibrium conditions on the distribution of the absorbed wave power. Detailed simulations suggest that minority ion heating is quite effective in ADITYA-U plasma with a core density of and an electron temperature of 0.35 keV at lower toroidal wave number (1–8) and minority concentration of up to 15%. The second harmonic minority heating scheme is quite promising with significant power deposition (98%) on hydrogen ions in ADITYA-U tokamak.
本研究は、磁場閉じ込め装置におけるコアプラズマ加熱に不可欠な手法である、ADITYA-Uトカマクのイオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)シナリオの詳細な解析を提供する。ICRHコードLIONを用いて、重水素プラズマ中の水素マイノリティイオンのサイクロトロン共鳴加熱を研究する。マイノリティ水素イオンの共鳴加熱は、それぞれ重水素イオンの第2高調波および第4高調波と一致する基本周波数と第2高調波周波数の両方について解析される。LIONコードは、有限ハイブリッド要素法に基づく全波ソルバーであり、ADITYA-Uトカマクの複雑な軸対称形状における高速磁気音波の詳細なモデリングを可能にする。全パワーおよび個々の種へのパワー堆積のパラメトリック研究が、波動周波数、トロイダル波数()、電子温度、マイノリティイオン濃度を含むいくつかの主要パラメータを用いて実行された。さらに、円形および整形されたプラズマ平衡条件が吸収波動パワーの分布に与える影響を調べる。詳細なシミュレーションは、コア密度 および電子温度0.35 keVを有するADITYA-Uプラズマにおいて、低いトロイダル波数(1–8)および最大15%のマイノリティ濃度で、マイノリティイオン加熱が非常に効果的であることを示唆している。第2高調波マイノリティ加熱スキームは、ADITYA-Uトカマクにおいて水素イオンへの有意なパワー堆積(98%)を伴い、非常に有望である。