The auxiliary heating of electrons and ions in linear plasma devices (LPDs) is necessary to achieve the boundary plasma relevant environment of tokamaks, to investigate the boundary physics and plasma—material interactions. In this work, the simulation of ion cyclotron resonance heating (ICRH) in the LPD multiple plasma simulation linear device (MPS-LD) is carried out by using a 3D particle-in-cell method, and the wave—ion interaction mechanism based on a 'beach-heating' technique in the ion heating region is investigated. A left-handed, circularly polarized wave along the magnetic field lines is used to represent the electromagnetic wave in the model, after the analysis of the cold plasma dispersion relation. The mechanism of ion heating by collisionless damping absorption is demonstrated and explained by using the plasma current as the plasma response. The dependencies of the heating efficiency on the plasma density, magnetic field strength and magnetic field configuration are studied. The correlation between plasma density and magnetic field strength, which satisfies the heating efficiency, is found and it is in perfect agreement with the theoretical derivation. Finally, by using the designed parameters of MPS-LD provided by SOLPS-ITER, the prediction of ICRH is performed. The simulation result shows that the ion temperature can be heated higher than 40 eV and it satisfies the requirement for scrape-off layer/divertor simulation experimentally in MPS-LD.
線形プラズマ装置（LPD）における電子およびイオンの補助加熱は、トカマクの境界プラズマ関連環境を実現し、境界プラズマとプラズマ–材料相互作用を調査するために必要である。本研究では、3次元粒子インセル法を用いて、LPD多目的プラズマシミュレーション線形装置（MPS-LD）におけるイオンサイクロトロン共鳴加熱（ICRH）のシミュレーションを実施し、イオン加熱領域における「ビーチ加熱」技術に基づく波動–イオン相互作用機構を調査した。冷プラズマ分散関係の解析後、モデル内の電磁波を表すために、磁力線に沿った左旋円偏波を使用した。無衝突減衰によるイオン加熱機構の吸収を、プラズマ応答としてのプラズマ電流を用いて実証し説明した。加熱効率のプラズマ密度、磁場強度、および磁場配位への依存性を研究した。加熱効率を満たすプラズマ密度と磁場強度の相関関係が見出され、理論的導出と完全に一致した。最後に、SOLPS-ITERによって提供されたMPS-LDの設計パラメータを用いて、ICRHの予測を実施した。シミュレーション結果は、イオン温度が40 eVより高く加熱可能であり、MPS-LDにおけるスクレイプオフ層/ダイバータシミュレーションの要件を満たすことを示している。