The heating of torsatron devices by electron cyclotron waves has been investigated using ray tracing techniques. The geometry of the magnetic field and mod-B contours in torsatrons is very different from that found in tokamaks or in most conventional stellarators. The sensitivities of electron cyclotron heating to antenna position, antenna orientation, wave polarization and magnetic field strength are therefore correspondingly different. These sensitivities are identified and quantitative calculations of wave propagation, absorption and radial heating profiles are carried out to develop a systematic picture of heating in these devices. A simple model is introduced which statistically treats the effect of power reflected from the walls. Specific ray tracing calculations were performed using the RAYS geometrical optics code for the Advanced Toroidal Facility torsatron now under construction at Oak Ridge National Laboratory. Significant power absorption (up to 100% of incident wave power) can be obtained with an optimally placed and oriented beam. This is the case when the resonance is at the saddle point in the magnetic field. These results can be achieved through either ordinary mode waves at the fundamental resonance (high or low field launch) or extraordinary mode waves at the second harmonic resonance (low field launch). These results are quite sensitive to antenna placement, antenna orientation and the magnetic field level. Depending on experimental constraints (such as high field or inside accessibility), other considerations can come into play; for example, there are theoretical advantages to launching the waves horizontally in the equatorial plane. The qualitative results from the wall reflection model indicate that polarization control and maximization of the first-pass absorption are more important when the central plasma is resonant near the fundamental resonance thanwhen it is resonant at the second harmonic. Finally, a comparison of the calculations with data from the Heliotron-E torsatron is made and found to be in qualitative agreement.
トーサトロン装置の電子サイクロトロン波による加熱は、レイトレーシング手法を用いて研究されてきた。トーサトロンにおける磁場の幾何学的形状とmod-B等高線は、トカマクやほとんどの従来型ステラレーターに見られるものとは非常に異なる。したがって、電子サイクロトロン加熱のアンテナ位置、アンテナ方向、波の偏波、および磁場強度に対する感度も、それに対応して異なる。これらの感度が特定され、これらの装置における加熱の系統的な全体像を構築するために、波動伝播、吸収、および径方向加熱プロファイルの定量的計算が行われた。壁から反射される電力の効果を統計的に扱う単純なモデルが導入される。具体的なレイトレーシング計算は、オークリッジ国立研究所で現在建設中のAdvanced Toroidal Facilityトーサトロンに対して、RAYS幾何光学コードを用いて実行された。最適に配置され方向付けられたビームにより、顕著な電力吸収（入射波電力の最大100%）が得られる。これは、共鳴が磁場の鞍点にある場合である。これらの結果は、基本共鳴における常波（高磁場側または低磁場側からの入射）または第二高調波共鳴における異常波（低磁場側からの入射）のいずれかによって達成できる。これらの結果は、アンテナの配置、アンテナの方向、および磁場レベルにかなり敏感である。実験的な制約（高磁場側や内部へのアクセス可能性など）に応じて、他の考慮事項が重要になり得る。例えば、赤道面内で水平に波を入射することには理論的な利点がある。壁反射モデルからの定性的結果は、中心プラズマが基本共鳴の近くで共鳴する場合、第二高調波で共鳴する場合よりも、偏波制御と一回通過吸収の最大化がより重要であることを示している。最後に、計算とHeliotron-Eトーサトロンからのデータとの比較が行われ、定性的に一致することが見出された。