Plasma current start-up and ramp-up using the lower hybrid wave (LHW) were investigated on the TST-2 spherical tokamak. The LHW was launched by a dielectric-loaded waveguide array (grill) antenna. The antenna–plasma coupling of this antenna deteriorates as the input power exceeds several kW. This deterioration is believed to be caused by the density depletion due to the ponderomotive force. This conjecture was confirmed by the measurement of density reduction and the result of a non-linear full wave numerical calculation based on the finite element method (FEM). The plasma current was started and ramped up to 10 kA using this antenna. The ability of this grill antenna to excite the LHW with different n∥ = ck∥/ω was used to identify the most favourable n∥ spectrum for plasma current ramp-up. It was found that effective current drive can be achieved by the LHW with n∥ less than 6. However, even in this case, the energetic electrons which account for a large fraction of the driven current, are lost rapidly because the poloidal field generated by this level of plasma current is not sufficient to confine high energy electrons.
プラズマ電流の立ち上げとランプアップを、低混成波（LHW）を用いて球状トカマクTST-2において調査した。LHWは、誘電体装荷導波管アレイ（グリル）アンテナにより放射された。このアンテナのアンテナ–プラズマ結合は、入力電力が数kWを超えると劣化する。この劣化は、ポンデロモーティブ力による密度減少に起因すると考えられる。この仮説は、密度減少の測定と、有限要素法（FEM）に基づく非線形全波数値計算の結果によって確認された。本アンテナを用いて、プラズマ電流は10 kAまで立ち上げ・ランプアップされた。このグリルアンテナが異なるn∥＝ck∥/ωのLHWを励起できることを利用し、プラズマ電流ランプアップに最適なn∥スペクトルを特定した。その結果、n∥が6未満のLHWにより効果的な電流駆動が達成できることが判明した。しかしながら、この場合においても、駆動電流の大きな割合を占める高エネルギー電子は、このレベルのプラズマ電流が生成するポロイダル磁場では高エネルギー電子を閉じ込めるのに十分でないため、急速に損失されることが明らかとなった。