Non-inductive plasma start-up is a critical issue for spherical tokamaks since there is not enough room to provide neutron shielding for the center solenoid. Start-up using lower hybrid (LH) waves has been studied on the TST-2 spherical tokamak. Because of the low magnetic field of a spherical tokamak, the plasma density needs to be kept at a very low value during the plasma current ramp-up so that the plasma core remains accessible to the LH waves. However, we have found that higher density was required to sustain larger plasma current. The achievable plasma current was limited by the maximum operational toroidal field of TST-2. The existence of an optimum density for LH current drive and its toroidal field dependence is explained through a numerical simulation based on a ray tracing code and a Fokker–Planck solver. In order to access higher density at the same magnetic field, a top-launch antenna was recently installed in addition to the existing outboard-launch antenna. Increase in the density limit was observed when the power was launched from the top antenna, consistently with the numerical predictions.
非誘導プラズマ立ち上げは、中心ソレノイドに中性子遮蔽を設けるための十分な空間がないため、球状トカマクにとって重要な課題である。低域混成(LH)波を用いた立ち上げがTST-2球状トカマクで研究されてきた。球状トカマクの低い磁場のため、プラズマ電流立ち上げ中は、プラズマコアがLH波に到達可能な状態を保つように、プラズマ密度を非常に低い値に保つ必要がある。しかしながら、より大きなプラズマ電流を維持するためにはより高い密度が必要であることが見出された。達成可能なプラズマ電流は、TST-2の最大運転トロイダル磁場によって制限されていた。LH電流駆動に対する最適密度の存在とそのトロイダル磁場依存性は、レイトレーシングコードとフォッカー・プランクソルバーに基づく数値シミュレーションによって説明される。同じ磁場でより高い密度にアクセスするために、既存の外側入射アンテナに加えて、上部入射アンテナが最近設置された。上部アンテナから電力が入射されたとき、密度限界の増加が観測され、これは数値予測と一致する。