We present novel experimental evidence of parametric decay instability of microwave beams in the plasma edge of the Wendelstein 7-X stellarator. We propose that the instability is sustained by trapping of only one daughter wave in the non-monotonic density profile measured with high spatial resolution within a stationary magnetic island. The power levels and spectral shapes of the detected microwave signal are reproduced by numerical modelling and a theoretical power threshold is predicted around 300 kW, comparable with observations. We predict a fraction of power drained by daughter waves around 4% in the experiments, potentially increasing above 50% for more hollow edge density profiles. Such absorption levels could significantly reduce the efficiency of the microwave heating and current-drive system in tokamaks and stellarators.
我々は、Wendelstein 7-Xステラレーターのプラズマ端におけるマイクロ波ビームのパラメトリック崩壊不安定性の新規な実験的証拠を提示する。我々は、この不安定性が、静止磁気島内で高空間分解能で測定された非単調密度分布において、単一の娘波のみが捕捉されることによって維持されると提案する。検出されたマイクロ波信号のパワーレベルとスペクトル形状は、数値モデリングによって再現され、理論的なパワー閾値は約300 kWと予測され、これは観測結果と一致する。我々は、実験において娘波によって排出されるパワー割合が約4%であると予測し、より中空な端部密度分布では50%以上に増加する可能性がある。このような吸収レベルは、トカマクおよびステラレーターにおけるマイクロ波加熱・電流駆動システムの効率を大幅に低下させる可能性がある。