Overdense plasmas have been attained with 2.45 GHz microwave heating in the low-field, low-aspect-ratio CNT stellarator. Densities higher than four times the ordinary (O) mode cutoff density were measured with 8 kW of power injected in the O-mode and, alternatively, with 6.5 kW in the extraordinary (X) mode. The temperature profiles peak at the plasma edge. This was ascribed to collisional damping of the X-mode at the upper hybrid resonant layer. The X-mode reaches that location by tunneling, mode-conversions or after polarization-scrambling reflections off the wall and in-vessel coils, regardless of the initial launch being in O- or X-mode. This interpretation was confirmed by full-wave numerical simulations. Also, as the CNT plasma is not completely ionized at these low microwave power levels, electron density was shown to increase with power. A dependence on magnetic field strength was also observed, for O-mode launch.
高密度プラズマは、低磁場・低アスペクト比のCNTステラレータにおいて、2.45 GHzのマイクロ波加熱により達成された。Oモードで8 kW、あるいはXモードで6.5 kWの電力を入射した場合に、通常モードの遮断密度の4倍を超える密度が測定された。温度分布はプラズマ端でピークを示す。これは、上部混成共鳴層におけるXモードの衝突減衰に起因すると考えられた。Xモードは、初期入射がOモードまたはXモードのいずれであっても、トンネリング、モード変換、あるいは壁および真空容器内コイルによる偏波の乱反射を経て、その位置に到達する。この解釈は、完全波動数値シミュレーションによって確認された。また、CNTプラズマはこれらの低マイクロ波出力レベルでは完全には電離していないため、電子密度は出力とともに増加することが示された。Oモード入射においては、磁場強度への依存性も観測された。