Energetic minority protons with ∼100 keV effective temperature are routinely created in Alcator C-Mod plasmas with the application of ion-cyclotron-range-of-frequency (ICRF) heating. A multichannel compact neutral particle analyzer (CNPA) is used to make measurements of these distributions in Alcator C-Mod's unique and reactor-relevant operating space via active and passive charge-exchange techniques. A radially injected 50 keV diagnostic hydrogen neutral beam is used for active analysis. Using a detailed model that accounts for beam, halo and impurity electron donors, core proton temperatures of ∼30–120 keV are directly measured for the first time in lower density (ne0 ∼ (0.8–1.5) × 1020 m−3) Alcator C-Mod plasmas with up to only ∼0.5 MW of ICRF power. The model found that the minority proton temperatures are peaked spatially away from r/a = 0, even for an on-axis resonance. Additionally, noticeable phase-space anisotropy is seen as expected for ICRF heating. The measured effective temperatures also scale approximately with the Stix parameter. The CNPA temperature measurements are compared with several leading simulation packages such as the TORIC/FPPRF and AORSA/CQL3D full-wave/Fokker–Planck (FW/FP) solvers. Preliminary comparisons with the AORSA/CQL3D code which include results from a new synthetic diagnostic show good agreement and demonstrate that accurate tracking of the minority distribution during iterations of the FW and FP solvers is required to simulate Alcator C-Mod's energetic minority populations with accuracy. Physically, poor wave focusing and preferential heating of trapped energetic protons are found to move the fast proton temperature profiles off-axis. These FW/FP analyses represent the first comparison between predictions of these detailed codes and core minority tail experimental measurements on Alcator C-Mod.
イオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）加熱の適用により、Alcator C-Modプラズマ中では、実効温度が約100 keVの高エネルギー少数派陽子が日常的に生成される。多チャンネルコンパクト中性粒子分析器（CNPA）を用いて、Alcator C-Modの独自かつ炉心関連性の高い動作領域において、これらの分布が活性および受動的荷電交換法により測定される。半径方向に注入される50 keVの診断用水素中性ビームが活性分析に使用される。ビーム、ハロー、および不純物からの電子供与体を考慮した詳細モデルを用いることで、低密度（ne0 ∼ (0.8–1.5) × 10^20 m^−3）のAlcator C-Modプラズマにおいて、最大約0.5 MWのICRFパワーでのコア陽子温度が約30–120 keVであることが初めて直接測定された。このモデルにより、軸上共鳴の場合であっても、少数派陽子の温度が空間的にr/a = 0から離れた位置でピークを持つことが見出された。さらに、ICRF加熱に期待される通り、顕著な位相空間異方性が観測された。測定された実効温度は、Stixパラメータにほぼ比例してスケーリングすることも示された。CNPAによる温度測定結果は、TORIC/FPPRFやAORSA/CQL3Dなどの主要なシミュレーションコードとの比較が行われた。AORSA/CQL3Dコードとの予備的比較には、新しい合成診断の結果が含まれており、良好な一致が示されるとともに、Alcator C-Modの高エネルギー少数派集団を正確にシミュレートするには、FWおよびFPソルバーの反復中に少数派分布を正確に追跡することが必要であることが実証された。物理的には、波動の集束不良と捕捉された高エネルギー陽子の優先加熱により、高速陽子温度プロファイルが軸からずれることが見出された。これらのFW/FP解析は、これらの詳細コードによる予測とAlcator C-Modにおけるコア少数派テールの実験的測定値との初めての比較を表すものである。