Ion cyclotron conditioning (ICC) discharges are produced by injecting ICRF power to a gas target in the presence of magnetic fields. They have low electron temperature, moderate density and their ion energy distributions show high ion energy tails. ICC has high wall conditioning efficiency and since it is operated with energized magnetic fields, in contrast to glow discharges, they are a promising technique for first wall conditioning of superconducting reactors. Additionally, deuterium ICC has been proposed for reducing the tritium inventory of the first wall of reactors through surface isotope exchange and more recently to etch carbon deposits by adding small amounts of oxygen. Consequently ICC should be further developed as a routine wall conditioning technique for ITER and besides making further experimental progress in its first wall conditioning efficiency, it is also necessary to study the physics of ICC plasmas. This is the objective of this paper, which focuses on the atomic and molecular reactions in ICC plasmas, on the resulting ion and neutral species concentrations and on the ion and electron energy distributions. From the particle and power balance the electron and ion energy is deduced and compared with the experimental results. Estimations of the ion confinement time indicate, that energetic ions do not reach thermal equilibration, which explains the formation of suprathermal tails. The concentration of D, D+, and is calculated with a 0D model and found to be strongly dependent on the discharge conditions. Dissociative recombination of molecular ions with electrons and charge exchange reaction of ions with neutrals strongly determine the particle and power balance. The limitations and possible error sources of the results of the theoretical modelling presented here are critically discussed.
イオンサイクロトロンコンディショニング（ICC）放電は、磁場の存在下でガスターゲットにICRFパワーを入射することによって生成される。それらは低い電子温度、中程度の密度を有し、そのイオンエネルギー分布は高いイオンエネルギーテールを示す。ICCは高い壁コンディショニング効率を有し、励起磁場を作動させて行われるため、グロー放電とは対照的に、超伝導炉の第一壁コンディショニングのための有望な技術である。さらに、重水素ICCは、表面同位体交換による炉の第一壁のトリチウムインベントリ低減のために提案されており、より最近では、少量の酸素を添加することによる炭素堆積物のエッチングのために提案されている。したがって、ICCはITERのための定型的な壁コンディショニング技術としてさらに開発されるべきであり、その第一壁コンディショニング効率に関するさらなる実験的進展に加えて、ICCプラズマの物理を研究することも必要である。これが本論文の目的であり、ICCプラズマ中の原子・分子反応、その結果生じるイオンおよび中性粒子種の濃度、ならびにイオンおよび電子のエネルギー分布に焦点を当てている。粒子バランスとパワーバランスから電子およびイオンのエネルギーが推定され、実験結果と比較される。イオンの閉じ込め時間の推定は、高エネルギーイオンが熱平衡に達しないことを示しており、これが非熱平衡テールの形成を説明している。D、D+、および［原文欠落］の濃度は0次元モデルで計算され、放電条件に強く依存することが見出された。分子イオンと電子との解離性再結合、およびイオンと中性粒子との電荷交換反応が、粒子バランスとパワーバランスを強く決定する。ここで提示された理論モデリングの結果の限界と可能性のある誤差要因について、批判的に議論する。