The efficiency of ion cyclotron resonance heating (ICRH) is highly sensitive to plasma composition, indicating that fusion-born alphas, which have already been observed in deuterium-tritium experiments at JET, will have a non-negligible influence in future fusion reactors. This study aims to investigate the impact of alphas on various ICRH scenarios intended for devices similar to the Chinese Fusion Engineering Testing Reactor. An equivalent Maxwellian distribution is employed for a detailed analysis of the potential effects of alphas on ICRH. Preliminary findings indicate that the Doppler broadening mechanism allows alpha particles to absorb ICRH wave energy across a considerably broad spatial area. Furthermore, the relative positioning between the cutoff layer within the plasma and the fundamental resonance layer of alpha particles is crucial for determining absorption. Among the planned ion heating scenarios, alphas are bound to absorb wave energy in both the deuterium minority and three-ion heating scenarios, potentially becoming the dominant absorbers and thereby reducing the heating efficiency for fuel ions. Conversely, the helium-3 minority and second harmonic tritium heating scenarios appear to be less affected by alphas, making them promising candidates for playing a pivotal role in future fusion reactors.
イオンサイクロトロン共鳴加熱(ICRH)の効率はプラズマ組成に非常に敏感であり、JETでの重水素-トリチウム実験ですでに観測されている核融合生成アルファ粒子が、将来の核融合炉において無視できない影響を持つであろうことを示している。本研究は、中国核融合工学試験炉に類似した装置を対象とした様々なICRHシナリオに対するアルファ粒子の影響を調査することを目的としている。アルファ粒子がICRHに及ぼす潜在的な影響の詳細な解析のために、等価マクスウェル分布を用いる。予備的知見は、ドップラー広がり機構により、アルファ粒子がかなり広い空間領域にわたってICRH波エネルギーを吸収できることを示している。さらに、プラズマ内の遮断層とアルファ粒子の基本共鳴層との相対的な位置関係が、吸収を決定する上で重要である。計画されたイオン加熱シナリオのうち、アルファ粒子は重水素少数加熱および三イオン加熱シナリオの両方において波エネルギーを吸収することが確実であり、支配的な吸収体となる可能性があり、それによって燃料イオンの加熱効率を低下させる。逆に、ヘリウム3少数加熱および第二高調波トリチウム加熱シナリオはアルファ粒子の影響をあまり受けないようであり、将来の核融合炉において極めて重要な役割を果たす有望な候補となっている。