Modifications in the Alfvén wave coupling contributed by the plasma equilibrium current through (i) the rotational transform, (ii) the drift induced enhanced Hall effect, and (iii) the discrete Alfvén wave excitation are studied in a model that uses a self-consistent, three-dimensional, fully analytic, Faraday shielded, periodic loop antenna and incorporates kinetic absorption effects occurring via electron Landau damping. ASDEX Upgrade parameters are employed in the computations. Among the significant changes produced by the finite rotational transform is an improved coupling (by a factor of about 2.5) at low toroidal numbers (n ∼ 1-3). Despite this gain, however, the coupling to low n continues to be poor, with R ≈ 0.03 Ω and Q ≈ 180 for n = 2. Optimum coupling, with R ≈ 0.7 Ω, occurs for n = 8 and is unaffected by the rotational transform. The safety factor of the antenna, Q ≈ 17, is comparable to that of ICRF antennas. For the large antenna configuration (n ∼ 8), mode splitting due to the removal of the poloidal degeneracy in combination with the finite electron temperature effects lead to significant broadening of the energy absorption profile. Any appreciable changes in the antenna loading, as well as an inadvertent excitation of the discrete Alfvén wave resonances due to the enhanced Hall current, are conspicuous by their absence. Direct antenna coupling to the surface shear wave is small, and no special provision such as Faraday shielding may be needed for preventing surface losses. Thus the recommendations regarding antenna design for optimum coupling to the Alfvén wave remain unaffected by the inclusion of the plasma equilibrium current.
プラズマ平衡電流が(i)回転変換、(ii)ドリフト誘起の増強されたホール効果、(iii)離散アルヴェーン波励起を通じて寄与するアルヴェーン波結合の変化を、自己無撞着な三次元の完全解析的なファラデー遮蔽された周期ループアンテナを用い、電子ランダウ減衰を介して生じる運動論的吸収効果を取り込んだモデルで研究する。計算にはASDEX Upgradeのパラメータが用いられている。有限の回転変換によって生じる重要な変化の中には、低トロイダル数(n ∼ 1-3)での結合改善(約2.5倍)がある。しかしながら、この改善にもかかわらず、低nへの結合は依然として乏しく、n = 2 の場合 R ≈ 0.03 Ω、Q ≈ 180 である。最適結合は R ≈ 0.7 Ω で n = 8 のときに生じ、回転変換の影響を受けない。アンテナの安全率(Q ≈ 17)は、ICRFアンテナのそれに匹敵する。大型アンテナ配置(n ∼ 8)では、ポロイダル縮退の除去によるモード分裂が有限電子温度効果と組み合わさって、エネルギー吸収プロファイルの顕著な広がりをもたらす。アンテナ負荷の顕著な変化も、増強されたホール電流による離散アルヴェーン波共鳴の偶発的励起も、存在しないことが顕著である。表面せん断波への直接のアンテナ結合は小さく、表面損失を防ぐためにファラデー遮蔽のような特別な対策は必要ないかもしれない。したがって、アルヴェーン波への最適結合のためのアンテナ設計に関する推奨事項は、プラズマ平衡電流を考慮に入れても影響を受けないままである。