This study aim is to develop further an ion cyclotron range of frequencies (ICRF) method of plasma production in stellarators based on the minority heating. The previous studies demonstrate production of low density plasma (9.5 × 1017m−3) at low power of up to 0.2 MW. The higher ICRF heating power experiments become possible after introducing a programmable ICRF power ramp up at the front of the ICRF pulse. With this trick, all the shots went with the antenna voltage within the safe range. Increase of the ICRF power predictably results in increase of the density of produced plasma. Without pre-ionization the plasma density achieved was 6 × 1018 m−3 which is 6 times higher than in previous experiments. However, the electron temperature was not high, the light impurities were hot fully stripped, and there were no recombination peaks after termination of the ICRF pulse. Plasma density is too low to provide good conditions for efficient plasma heating. For the reference, the ICRF heating of high density cold plasma prepared by electron cyclotron resonance heating is performed. Both electrons and ions were heated to high temperatures, and this plasma state is sustained. The antenna–plasma coupling was much better which result in larger heating power with the lower antenna voltage.
本研究の目的は、恒星器におけるマイノリティ加熱に基づくイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）プラズマ生成法をさらに発展させることにある。これまでの研究では、最大0.2 MWの低電力で低密度プラズマ（9.5 × 10¹⁷ m⁻³）の生成が実証されている。ICRFパルスの先頭にプログラム可能なICRFパワーのランプアップを導入したことで、より高いICRF加熱電力の実験が可能になった。この方法により、全ショットはアンテナ電圧が安全範囲内で行われた。ICRF電力の増加は、予想通り生成プラズマの密度増加をもたらす。予備電離なしで達成されたプラズマ密度は6 × 10¹⁸ m⁻³であり、これは以前の実験より6倍高い。しかし、電子温は高くなく、軽不純物は完全には剥ぎ取られてはおらず、ICRFパルス終了後に再結合ピークは見られなかった。プラズマ密度が低すぎるため、効率的なプラズマ加熱に適した条件は得られない。参考として、電子サイクロトロン共鳴加熱によって生成された高密度低温プラズマのICRF加熱が実施された。電子とイオンの両方が高温に加熱され、このプラズマ状態は維持された。アンテナ-プラズマ結合ははるかに良好であり、その結果、より低いアンテナ電圧でより大きな加熱電力が得られた。