Electron cyclotron heating by high-power microwave beams is a key method for plasma heating in tokamaks and stellarators. Under some conditions, these beams engage in nonlinear three-wave interactions, known as parametric decay instabilities (PDIs), where energy is transferred from the main beam to two downshifted waves. PDIs are well documented to occur during fundamental electron Bernstein wave heating, with observations in multiple devices. However, PDIs were overlooked in the more common second-harmonic electron cyclotron heating until recently, when nonlinear scattering was observed. This has been attributed to a class of absolute PDIs that involves wave trapping in density fluctuations. Here we provide an overview of recent numerical and experimental results in the study of PDIs. We show direct observations of PDIs at the devices ASDEX Upgrade, TCV, Wendelstein 7-X, and NORTH, and show that the occurrence of PDIs is correlated with density fluctuations in the scrape-off layer caused by edge localized modes and blobs as well as density fluctuations in the plasma core due to NTMs. We outline the consequences of PDI occurrence, which could include a decrease in heating efficiency and an associated fast-ion production. In addition, we discuss possible schemes for exploiting PDIs, including controlled energy transfer to selected plasma waves and potential diagnostic techniques for density fluctuations.
高出力マイクロ波ビームによる電子サイクロトロン加熱は、トカマクおよびステラレーターにおけるプラズマ加熱の主要な方法である。特定の条件下では、これらのビームは非線形三波相互作用、すなわちパラメトリック崩壊不安定性（PDI）に関与し、主ビームから二つの下方シフトした波へエネルギーが移動する。PDIは、基本波電子バーンスタイン波加熱中に発生することが複数の装置での観測により十分に実証されている。しかしながら、PDIは、より一般的な第二高調波電子サイクロトロン加熱においては、非線形散乱が観測されるまでの最近まで見落とされていた。これは、密度揺らぎ中の波動捕捉を伴う一種の絶対型PDIに帰属されている。本稿では、PDI研究における最近の数値的および実験的結果の概要を提供する。我々は、ASDEX Upgrade、TCV、Wendelstein 7-X、およびNORTHの装置におけるPDIの直接観測を示し、PDIの発生が、周辺局在モードおよびブロブによって引き起こされるスクレイプオフ層内の密度揺らぎと、NTMによるプラズマ中心部の密度揺らぎの両方と相関することを示す。我々は、PDI発生の結果を概説する。これには、加熱効率の低下とそれに伴う高速イオン生成が含まれ得る。さらに、選択されたプラズマ波への制御されたエネルギー移動や、密度揺らぎのための潜在的な計測手法など、PDIを利用する可能性のある方法について議論する。