A pulsed oscillating power amplifier has been developed to apply high frequency biasing voltage to an electrode at the edge of the STOR-M tokamak plasma. The power amplifier can deliver a peak-to-peak oscillating voltage ±60 V and current 30 A within the frequency range 1 kHz–50 kHz. The electrode is located in the equatorial plane at radius ρ = 0.88. The frequency of the applied voltage has been varied between discharges. It is observed that the plasma density and soft x-ray intensity from the plasma core region usually increase at lower frequency regime 1 kHz–5 kHz as well as relatively higher frequency regime 20 kHz–25 kHz but seldom increase in between them. Increment of τ\!E has been observed 40% and 20% for the frequency regimes of 1 kHz–5 kHz and 20 kHz–25 kHz, respectively, and τ\!p increment is 25% for both frequency regimes. Transport simulation has been carried out using the ASTRA simulation code for STOR-M tokamak parameters to understand the physical process behind experimental observations at the higher frequency branch. The model is based on geodesic acoustic mode(GAM) excitement at resonance frequency associated with Ware-pinch due to the oscillating electric field produced by biasing voltage, which can suppress anomalous transport. Simulation results reproduce the experimental trends quite well in terms of the density, particle confinement, as well as energy confinement time evolution. All the results indicate that high frequency biasing is capable of improving confinement efficiently.
パルス発振電力増幅器が、STOR-Mトカマクプラズマの周辺部の電極に高周波バイアス電圧を印加するために開発された。この電力増幅器は、周波数範囲1 kHz–50 kHzにおいて、ピーク間振動電圧±60 V、電流30 Aを供給できる。電極は、半径ρ = 0.88の赤道面に位置している。印加電圧の周波数は放電ごとに変化させた。プラズマ密度とプラズマコア領域からの軟X線強度は、通常、低周波数領域1 kHz–5 kHzおよび比較的高い周波数領域20 kHz–25 kHzで増加するが、その中間ではほとんど増加しないことが観測された。τ_Eの増加は、1 kHz–5 kHzおよび20 kHz–25 kHzの周波数領域に対してそれぞれ40%および20%観測され、τ_pの増加は両方の周波数領域で25%である。高周波数分枝における実験観測の背後にある物理過程を理解するために、STOR-Mトカマクのパラメータに対してASTRAシミュレーションコードを用いた輸送シミュレーションが実施された。このモデルは、バイアス電圧によって生成される振動電場によるWareピンチに関連する共鳴周波数での測地音響モード(GAM)の励起に基づいており、これが異常輸送を抑制し得る。シミュレーション結果は、密度、粒子閉じ込め、およびエネルギー閉じ込め時間の時間発展に関して、実験の傾向を非常によく再現している。すべての結果は、高周波バイアスが閉じ込めを効率的に改善できることを示している。