Kinetic effects in the conversion of fast waves to Alfvèn waves and their subsequent deposition in low aspect ratio (spherical) tokamaks (LARTs) have been investigated theoretically. More specifically, we have considered the consequences of incorporation of kinetic effects in the electron parallel (to the ambient magnetic field) dynamics derived by following the drift-tearing mode analysis of Chen et al (Chen L, Rutherford P H and Tang W M 1977 Phys. Rev. Lett. 39 460), and particle-conserving Krook collision operator for the passing electrons involved (Mett R R and Mahajan S M 1992 Phys. Fluids B 4 2885). The perpendicular plasma dynamics is described by a quite general resistive two-fluid (2F) model based dielectric tensor-operator (Cuperman S, Bruma C and Komoshvili K 2002 Solution of the resistive 2F wave equations for Alfvènic modes in spherical tokamak plasmas J. Plasma Phys. accepted for publication).The full-wave electromagnetic equations, formulated in terms of the vector and scalar potentials, have been solved by the aid of an advanced finite elements numerical code (Sewell G 1993 Adv. Eng. Software17 105).Detailed solutions of the full-wave equations are obtained and compared with those corresponding to a pure resistive 2F model, this, for the illustrative pre-heated START-type device (Sykes 1994).Our results quantitatively confirm the general theory of the conversion of fast waves with subsequent power dissipation for the conditions of spherical tokamaks thus providing the required auxilliary energy source for the succesful operation of LARTs. Moreover, these results indicate the absolute necessity of using a full model for the parallel electron dynamics, i.e. including both kinetic and collisional effects.
高速波からアルヴェン波への変換と、その後の低アスペクト比（球状）トカマク（LART）におけるエネルギー沈着における運動論的効果を理論的に調査した。より具体的には、Chenらのドリフト・ティアリングモード解析（Chen P, Rutherford P H, Tang W M 1977 Phys. Rev. Lett. 39 460）に従って導出された電子の平行（周辺磁場に対する）ダイナミクスに運動論的効果を組み込むことの影響を考察し、また通過電子に対する粒子保存型クロック衝突演算子（Mett R R, Mahajan S M 1992 Phys. Fluids B 4 2885）を考慮した。垂直方向のプラズマダイナミクスは、かなり一般的な抵抗性二流体（2F）モデルに基づく誘電テンソル演算子（Cuperman S, Bruma C, Komoshvili K 2002 Solution of the resistive 2F wave equations for Alfvènic modes in spherical tokamak plasmas J. Plasma Phys. accepted for publication）によって記述される。ベクトルポテンシャルとスカラーポテンシャルで定式化された完全波動電磁方程式は、高度な有限要素数値コード（Sewell G 1993 Adv. Eng. Software 17 105）を用いて解かれた。完全波動方程式の詳細な解を得て、純粋な抵抗性2Fモデルに対応する解と比較した。これは、例示的な予備加熱START型装置（Sykes 1994）について行われた。我々の結果は、球状トカマクの条件下での高速波の変換とそれに続く電力散逸に関する一般理論を定量的に確認し、LARTの成功裡の運転に必要な補助エネルギー源を提供するものである。さらに、これらの結果は、平行電子ダイナミクスに対して完全なモデル、すなわち運動論的効果と衝突効果の両方を含むモデルを使用することの絶対的な必要性を示している。