High harmonic fast waves (HHFW) are a versatile heating and current drive tool for scenario development. Extensive modeling scans were performed to find optimal parameters for different uses of HHFW in National Spherical Tokamak Experiment (NSTX-U). Scans of plasma density, temperature, magnetic field, and antenna phasing were performed both with and without neutral beam injection. For speed of calculation, the ray-tracing code GENRAY coupled to the quasilinear Fokker–Planck code CQL3D was used. CQL3D allows for a more accurate description of the fast ion population, as well as for quasilinear effects such as HHFW-induced modifications of the distribution function. Best current drive results are obtained at elevated electron temperatures and with the lowest kφ phasing. Adding neutral beams however typically strongly reduces the HHFW current drive efficiency at the low density cases due to HHFW absorption on beam ions. Results of this parametric study will feed into scenario development and predict-first whole-shot modeling of NSTX-U discharges.
高調波高速波(HHFW)は、シナリオ開発のための多用途な加熱・電流駆動ツールである。国立球状トカマク実験装置(NSTX-U)におけるHHFWのさまざまな用途に対して最適なパラメータを見つけるために、広範囲にわたるモデリングスキャンが実施された。プラズマ密度、温度、磁場、およびアンテナ位相のスキャンは、中性粒子ビーム入射の有無の両方で実施された。計算速度のため、準線形フォッカー・プランクコードCQL3Dに結合されたレイトレーシングコードGENRAYが使用された。CQL3Dは、高速イオン集団のより正確な記述と、分布関数のHHFW誘起変形などの準線形効果を可能にする。最良の電流駆動結果は、高温の電子温度かつ最小のkφ位相で得られる。しかしながら、中性粒子ビームの追加は、ビームイオンによるHHFW吸収のため、低密度の場合においてHHFW電流駆動効率を通常大幅に低下させる。このパラメトリック研究の結果は、シナリオ開発とNSTX-U放電の予測優先全体ショットモデリングに反映される予定である。