Efficient ion cyclotron range of frequencies (ICRF) wave heating requires good wave coupling at the plasma edge and good radio frequency power absorption in the plasma core. This study reviews recent progress in improving these two aspects of ICRF heating with the new two-strap antennas through various experiments and simulations on the Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). Our study shows that the ICRF coupling can be significantly improved by decreasing the parallel wave number, increasing the local scrape-off layer (SOL) density by midplane gas puffing, and increasing the global SOL density by decreasing the separatrix–antenna distance. It can also be improved by increasing the core plasma density, changing the divertor strike point position, and optimizing the antenna phasing. The core ICRF power absorption can be increased by optimizing the cyclotron resonance position and minority ion concentration and by applying new heating schemes such as three-ion heating. Although some of the methods have been previously studied on other devices, improving ICRF coupling by shifting the divertor strike point was tested on EAST for the first time. Quantitative characterization of these methods and the conclusions drawn from this study can provide important insights for achieving more efficient ICRF heating in current and future fusion machines.
効率的なイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）波動加熱には、プラズマ端部での良好な波動結合と、プラズマ中心部での良好な高周波電力吸収が必要である。本研究では、実験先進超伝導トカマク（EAST）における様々な実験とシミュレーションを通じて、新型2ストラップアンテナを用いたICRF加熱のこれら2つの側面を改善する最近の進展を概説する。我々の研究は、平行波数を減少させること、赤道面ガスパフによって局所的なスクレイプオフ層（SOL）密度を増加させること、そしてセパラトリックス・アンテナ間距離を減少させることによって全体的なSOL密度を増加させることにより、ICRF結合が大幅に改善されることを示している。また、中心プラズマ密度の増加、ダイバータ・ストライク点位置の変更、アンテナ位相の最適化によっても改善され得る。中心部のICRF電力吸収は、サイクロトロン共鳴位置と少数イオン濃度を最適化すること、そして3イオン加熱などの新し加熱方式を適応することによって増加させることができる。これらの方法の一部は他装置で以前に研究されているが、ダイバータ・ストライク点を移動させることによるICRF結合の改善は、EASTで初めて試試験された。これらの方法の定量的特性評価と本研究から得られた結論は、現在および将来の核融合装置においてより効率的なICRF加熱を達成するための重要な知見を提供することができる。