A localized and efficient current drive method in the outer-half region of the tokamak with a large inverse aspect ratio is proposed via the Ohkawa mechanism of electron cyclotron (EC) waves. Further off-axis Ohkawa current drive (OKCD) via EC waves was investigated in high electron beta βe HL-2M-like tokamaks with a large inverse aspect ratio, and in EAST-like tokamaks with a low inverse aspect ratio. OKCD can be driven efficiently, and the driven current profile is spatially localized in the radial region, ranging from 0.62 to 0.85, where the large fraction of trapped electrons provides an excellent advantage for OKCD. Furthermore, the current drive efficiency increases with an increase in minor radius, and then drops when the minor radius beyond a certain value. The effect of trapped electrons greatly enhances the current driving capability of the OKCD mechanism. The highest current drive efficiency can reach 0.183 by adjusting the steering mirror to change the toroidal and poloidal incident angle, and the total driven current by OKCD can reach 20–32 kA MW−1 in HL-2M-like tokamaks. The current drive is less efficient for the EAST-like scenario due to the lower inverse aspect ratio. The results show that OKCD may be a valuable alternative current drive method in large inverse aspect ratio tokamaks, and the potential capabilities of OKCD can be used to suppress some important magnetohydrodynamics instabilities in the far off-axis region.
大きい逆アスペクト比を有するトカマクの外側半分領域における局所的で効率的な電流駆動法が、電子サイクロトロン(EC)波の大川機構を介して提案される。さらに、EC波によるオフアクシス大川電流駆動(OKCD)が、大きい逆アスペクト比を有する高電子ベータβeのHL-2M類似トカマク、および低い逆アスペクト比を有するEAST類似トカマクにおいて調査された。OKCDは効率的に駆動でき、駆動電流分布は0.62から0.85の範囲の動径領域に空間的に局在する。そこでは、捕捉電子の割合が大きいことがOKCDにとって優れた利点をもたらす。さらに、電流駆動効率は小半径の増加とともに増加し、小半径がある値を超えると低下する。捕捉電子の効果は、OKCD機構の電流駆動能力を大幅に向上させる。ステアリングミラーを調整してトロイダルおよびポロイダル入射角を変えることにより、最高電流駆動効率は0.183に達することができ、HL-2M類似トカマクではOKCDによる全駆動電流は20–32 kA MW−1に達することができる。EAST類似シナリオでは、逆アスペクト比がより低いため、電流駆動の効率は低い。結果は、OKCDが大きい逆アスペクト比トカマクにおいて貴重な代替電流駆動法となり得ること、およびOKCDの潜在的な能力が遠いオフアクシス領域におけるいくつかの重要な磁気流体力学不安定性の抑制に利用できることを示している。