High-β spherical tokamak (ST) plasma conditions cut off propagation of electron cyclotron (EC) waves used for heating and current drive in conventional aspect ratio tokamaks. The electron Bernstein wave (EBW) has no density cutoff and is strongly absorbed and emitted at the EC harmonics, allowing EBWs to be used for heating and current drive in STs. However, this application requires efficient EBW coupling in the high-β, H-mode ST plasma regime. EBW emission (EBE) diagnostics and modelling have been employed on the National Spherical Torus Experiment (NSTX) to study oblique EBW to O-mode (B–X–O) coupling and propagation in H-mode plasmas. Efficient EBW coupling was measured before the L–H transition, but rapidly decayed thereafter. EBE simulations show that EBW collisional damping prior to mode conversion (MC) in the plasma scrape off reduces the coupling efficiency during the H-mode phase when the electron temperature is less than 30 eV inside the MC layer. Lithium evaporation during H-mode plasmas was successfully used to reduce this EBW collisional damping by reducing the electron density and increase the electron temperature in the plasma scrape off. Lithium conditioning increased the measured B–X–O coupling efficiency from less than 10% to 60%, consistent with EBE simulations.
高ベータ球状トカマク（ST）プラズマ条件は、従来のアスペクト比トカマクにおける加熱および電流駆動に使用される電子サイクロトロン（EC）波の伝播を遮断する。電子バーンスタイン波（EBW）は密度カットオフを持たず、EC高調波で強く吸収・放射されるため、EBWをSTにおける加熱および電流駆動に使用することができる。しかしながら、この応用には、高ベータ、HモードSTプラズマ領域における効率的なEBW結合が必要である。EBW放射（EBE）診断とモデリングは、国立球状トーラス実験装置（NSTX）において、Hモードプラズマ中の斜めEBWからOモードへの（B–X–O）結合と伝播を研究するために用いられてきた。効率的なEBW結合はL–H遷移前に測定されたが、その後急速に減衰した。EBEシミュレーションは、プラズマスクレイプオフ内のモード変換（MC）前のEBW衝突減衰が、MC層内の電子温度が30 eV未満であるHモード相の間、結合効率を低下させることを示している。Hモードプラズマ中のリチウム蒸発は、プラズマスクレイプオフ内の電子密度を低減し、電子温度を上昇させることにより、このEBW衝突減衰を低減するために首尾よく使用された。リチウムコンディショニングにより、測定されたB–X–O結合効率は10%未満から60%へ増加し、これはEBEシミュレーションと一致した。