The effect of a helical field ripple on the slowing-down process of the fast ions created by neutral injection is investigated numerically. For this purpose, the guiding-centre orbits are followed in a model magnetic field without plasma current, on the assumption that the slowing-down process is to be classical. Optimum injection angles in two types of helical magnetic traps are compared. One is the Heliotron-E configuration with a large rotational transform and deep helical ripple; the other one is the conventional stellarator field with a small rotational transform and shallow helical ripple. In contrast to the stellarator, the heating efficiency as calculated for Heliotron-E does not decrease monotonically when the injection angle is perpendicular to the toroidal direction; a heating efficiency of above 70% was obtained for perpendicular injection into a high-density plasma with negligible charge-exchange loss. The difference in heating efficiency versus injection angle between heliotron and conventional stellarator fields is explained by a difference in drift motion of the helically trapped fast ions.
ヘリカル磁場が中性粒子入射によって生成された高速イオンの減速過程に及ぼす効果を数値的に調べた。この目的のため、減速過程が古典的であるという仮定の下で、プラズマ電流のないモデル磁場中での案内中心軌道を追跡した。2種類のヘリカル磁場閉じ込め装置における最適入射角を比較した。1つは大きな回転変換と深いヘリカルリップルを有するヘリオトロンE配位であり、もう1つは小さな回転変換と浅いヘリカルリップルを有する従来型ステラレーター磁場である。ステラレーターとは対照的に、ヘリオトロンEでは、入射角がトロイダル方向に対して垂直の場合に加熱効率は単調には減少しない。電荷交換損失が無視できる高密度プラズマへの垂直入射に対して、70%以上の加熱効率が得られた。ヘリオトロンと従来型ステラレーター磁場における加熱効率の入射角依存性の違いは、ヘリカル捕捉高速イオンのドリフト運動の違いによって説明される。