Thanks to the tail of fast electrons generated by the lower hybrid (LH) waves, the plasma conductivity changes significantly with respect to the ohmic heating status (Fisch 1985 Phys. Fluids28 245). In this paper, the synergy effects of lower hybrid current drive (LHCD) in the presence of a DC electric field (namely, the loop voltage Vloop ≠ 0) on the EAST tokamak are studied numerically using the ray tracing and Fokker–Planck tools of C3PO/LUKE. In addition to the normal case of a positive loop voltage with an asymmetric power spectrum (namely, co-current LHCD), the synergy effects of negative loop voltage with an asymmetric power spectrum (namely, counter LHCD), and positive/negative loop voltage with a symmetric power spectrum are also investigated, which are previously rarely reported. It is found that the total plasma conductivity can be increased by a factor of 1.68–2.18 (depending on the value of Vloop) when a 1.1 MW LH power at 2.45 GHz with a symmetric power spectrum is injected. Furthermore, unlike the asymmetric power spectrum, the direction of the sum of the pure LH current (Ilh0) and the synergetic current (Iad) resulting from the variation in plasma conductivity is always in line with the ohmic current (Ioh) for a symmetric power spectrum, which is favorable for AC tokamak operation. These simulated results are helpful for LHCD applications, especially in current ramp-up and AC operation.
低域混成(LH)波によって生成される高速電子のテールにより、プラズマ導電率はオーミック加熱状態と比較して有意に変化する(Fisch 1985 Phys. Fluids28 245)。本論文では、EASTトカマクにおいて、直流電界(すなわちループ電圧 Vloop ≠ 0)の存在下での低域混成電流駆動(LHCD)のシナジー効果を、C3PO/LUKEの光線追跡およびフォッカー・プランクツールを用いて数値的に研究する。非対称パワースペクトルを有する正のループ電圧の通常の場合(すなわちコ電流LHCD)に加えて、非対称パワースペクトルを有する負のループ電圧(すなわちカウンターLHCD)、および対称パワースペクトルを有する正/負のループ電圧のシナジー効果も調査される。これらはこれまでほとんど報告されていない。対称パワースペクトルを有する2.45 GHz、1.1 MWのLHパワーを注入すると、総プラズマ導電率が(Vloopの値に依存して)1.68～2.18倍に増加し得ることが見出された。さらに、非対称パワースペクトルとは異なり、対称パワースペクトルでは、純LH電流(Ilh0)とプラズマ導電率の変化に起因するシナジー電流(Iad)の合計の方向は常にオーミック電流(Ioh)と同方向であり、これはACトカマク運転に有利である。これらのシミュレーション結果は、LHCD応用、特に電流ランプアップおよびAC運転において有用である。