In this paper, experimental observations of spontaneously excited waves in the ion cyclotron range of frequency (ICRF) on JT-60U are described. The fluctuations in ICRF are driven by the presence of non-thermal ion distribution in magnetically confined plasmas. Two types of magnetic fluctuations are detected: one is due to high-energy D ions from neutral beam (NB) injections and the other is due to fusion products (FPs) of 3He and T ions. These fluctuations have been reported as ion cyclotron emissions (ICEs) in the burning plasma experiments on large tokamaks. This paper describes the first measurement of the spatial structures of the excited modes in the poloidal and toroidal directions. It is confirmed by using ICRF antennas as pickup loops that all modes excited spontaneously have magnetic components. The modes due to D ions have zero or a small toroidal wave number kz. On the other hand, the measurement of finite kz in the modes due to FP ions supports the excitation of the Alfvén waves, which is the possible origin of FP-ICEs. It is also observed that the excited modes due to FP ions (3He and T ions) have different characteristics: driven by different NBs and having different parameter dependences. ICE due to T ions has no harmonics and the value of ω/Ωci is smaller than that due to 3He. Both beam-driven ICEs and FP-ICEs are clearly observed and their spatial structures are obtained on JT-60U.
本論文では、JT-60Uにおけるイオンサイクロトロン周波数帯域（ICRF）での自発励起波動の実験的観測について述べる。この変動は、磁化プラズマ中の非熱的イオン分布の存在によって駆動される。2種類の磁気変動が検出された：1つは中性粒子ビーム（NB）入射による高エネルギーDイオンに起因し、もう1つは3HeおよびTイオンの核融合生成物（FP）に起因するものである。これらの変動は、大型トカマクの燃焼プラズマ実験においてイオンサイクロトロン放射（ICE）として報告されている。本論文では、励起されたモードのポロイダル方向およびトロイダル方向における空間構造の初めての測定について述べる。ICRFアンテナをピックアップループとして使用することにより、自発励起されたすべてのモードが磁気成分を有することが確認された。Dイオンに起因するモードは、トロイダル波数kzがゼロまたは小さい値を示す。一方、FPイオンに起因するモードにおける有限のkzの測定は、FP-ICEの起源の可能性があるアルヴェン波の励起を支持するものである。また、FPイオン（3HeおよびTイオン）に起因する励起モードは異なる特性を示すことが観測された：異なるNBによって駆動され、異なるパラメータ依存性を有する。Tイオンに起因するICEは高調波を持たず、ω/Ωciの値は3Heに起因するものよりも小さい。ビーム駆動ICEとFP-ICEの両方が明確に観測され、その空間構造がJT-60Uにおいて取得された。