This paper summarizes the results of experiments on electron cyclotron resonance heating (ECRH) of plasma obtained at the axially symmetric magnetic mirror device gas dynamic trap (GDT) (Budker Institute, Novosibirsk). The main achievement is the demonstration of plasma discharges with extremely high temperatures of bulk electrons. According to the Thomson scattering measurements, the on-axis electron temperature averaged over several sequential shots is 660 ± 50 eV with peak values exceeding 900 eV in a few shots. This corresponds to an at least threefold increase as compared to previous experiments both at the GDT and at other comparable machines, thus demonstrating the maximum quasi-stationary (∼0.6 ms) electron temperature achieved in open traps. The breakthrough is made possible with the successful implementation of a sophisticated ECRH scheme in addition to standard heating by neutral beams (NBs). Another important result is the demonstration of the significantly increased lifetime of NB-driven fast particles with the application of ECRH, leading to a 30% higher plasma energy content at the end of the discharge. All available data including the previously demonstrated possibility of plasma confinement with β as high as 60%, allows us to consider fusion applications of axially symmetric magnetic mirror machines on a realistic basis.
本論文は、軸対称磁気ミラー装置ガス動的トラップ（GDT）（ノボシビルスク、バドカー研究所）において得られたプラズマの電子サイクロトロン共鳴加熱（ECRH）実験の結果をまとめたものである。主な成果は、バルク電子の極めて高い温度を有するプラズマ放電の実証である。トムソン散乱測定によれば、数回の連続ショットにわたって平均化したオン軸電子温度は660±50 eVであり、数回のショットではピーク値が900 eVを超えた。これは、GDTおよび他の同等の装置における以前の実験と比較して少なくとも3倍の増加に相当し、開放型トラップで達成された最大の準定常（約0.6 ms）電子温度を示すものである。この画期的な成果は、中性粒子ビーム（NB）による標準的な加熱に加えて、高度なECRH方式の実装に成功したことにより可能となった。もう一つの重要な結果は、ECRHの適用によるNB駆動高速粒子の寿命の大幅な延長の実証であり、放電終了時におけるプラズマエネルギー含有量の30%増加をもたらした。βが60%もの高さに達するプラズマ閉じ込めの可能性を以前に実証したことを含むすべての利用可能なデータは、軸対称磁気ミラー装置の核融合応用を現実的な基盤に基づいて検討することを可能にする。