Plasma current (Ip) start-up in a spherical tokamak (ST) by waves in the lower-hybrid (LH) frequency range was investigated on TST-2. A low current (∼1 kA) ST configuration can be formed by waves over a broad frequency range (21 MHz–8.2 GHz in TST-2), but further Ip ramp-up (to ∼10 kA) is most efficient with waves in the LH frequency range. Ip ramp-up to 15 kA was achieved with 60 kW of net RF power PRF in the fast wave (FW) polarization at 200 MHz excited by the inductively coupled combline antenna. X-ray measurements showed that the photon flux and temperature are higher in the direction opposite to Ip, consistent with acceleration of electrons by a uni-directional RF wave. There is evidence that the LH wave is excited nonlinearly by the FW, based on the frequency spectra measured by magnetic probes. Similar efficiencies of Ip ramp-up were obtained with the inductive combline antenna and the dielectric-loaded waveguide array ('grill') antenna, and tendencies for the current drive efficiency to increase with plasma current and toroidal field were observed. During operation of the grill antenna, wavevector components were measured by an array of magnetic probes. Results were qualitatively consistent with expectations based on dispersion relations for the FW and the LH wave. A capacitively coupled combline antenna has been developed to improve coupling to the plasma and the wavenumber spectrum of the excited LH wave, and will be tested in 2013.
低混成（LH）周波数帯の波による球状トカマク（ST）におけるプラズマ電流（Ip）の立ち上げが、TST-2で調査された。低電流（∼1 kA）のST配位は、広い周波数範囲（TST-2では21 MHz–8.2 GHz）の波によって形成できるが、さらなるIpの立ち上げ（∼10 kAまで）は、LH周波数帯の波で最も効率的である。15 kAまでのIpの立ち上げは、誘導結合コンブラインアンテナによって励起された200 MHzでの高速波（FW）偏波における正味RF電力PRF 60 kWで達成された。X線測定により、光子フラックスと温度がIpとは反対方向でより高いことが示され、これは一方向性RF波による電子の加速と一致する。磁気プローブによって測定された周波数スペクトルに基づき、LH波がFWによって非線形的に励起されているという証拠がある。同様のIp立ち上げ効率が、誘導コンブラインアンテナと誘電体装荷導波管アレイ（「グリル」アンテナ）で得られ、電流駆動効率がプラズマ電流およびトロイダル磁場とともに増加する傾向が観測された。グリルアンテナの動作中、波数ベクトル成分が磁気プローブのアレイによって測定された。結果は、FWおよびLH波の分散関係に基づく予想と定性的に一致した。プラズマへの結合と励起されたLH波の波数スペクトルを改善するために、容量結合コンブラインアンテナが開発され、2013年に試験される予定である。