Combined neutral beam injection and high-harmonic fast-wave (HHFW) heating accelerate deuterium fast ions in the National Spherical Torus Experiment (NSTX). With 1.1 MW of HHFW power, the neutron emission rate is about three times larger than in the comparison discharge without HHFW heating. Acceleration of fast ions above the beam injection energy is evident on an E||B type neutral particle analyzer (NPA), a 4-chord solid state neutral particle analyzer (SSNPA) array and a 16-channel fast-ion D-alpha (FIDA) diagnostic. The accelerated fast ions observed by the NPA and SSNPA diagnostics mainly come from passive charge exchange reactions at the edge due to the NPA/SSNPA localization in phase space. The spatial profile of accelerated fast ions that is measured by the FIDA diagnostic is much broader than in conventional tokamaks because of the multiple resonance layers and large orbits in NSTX. The fast-ion distribution function calculated by the CQL3D Fokker–Planck code differs from the measured spatial profile, presumably because the current version of CQL3D uses a zero-banana-width model. In addition, compressional Alfven eigenmode activity is stronger during the HHFW heating and it may affect the fast-ion spatial profile.
要約： 国立球状トーラス実験装置（NSTX）において、中性粒子ビーム入射と高周波高速波（HHFW）加熱を組み合わせることで、重水素高速イオンを加速する。HHFW出力1.1 MWの場合、中性子放出率はHHFW加熱がない比較放電の約3倍となる。ビーム注入エネルギーを超える高速イオンの加速は、E‖B型中性粒子分析器（NPA）、4チャンネル固体検出器アレイ（SSNPA）、および16チャンネル高速イオンD-α（FIDA）診断装置によって明らかである。NPAおよびSSNPAで観測された加速高速イオンは、主にNPA/SSNPAの位相空間における局在性により、エッジでの受動的荷電交換反応に由来する。FIDAで測定された高速イオンの空間分布は、NSTXにおける多重共鳴層と大きな軌道半径のため、従来のトカマクよりもはるかに広い。CQL3Dフォッカー・プランクコードによって計算された高速イオン分布関数は、測定された空間分布と異なる。これは、現在のCQL3Dバージョンがゼロバナナ幅モデルを使用しているためと考えられる。さらに、HHFW加熱中は圧縮アルフヴェン固有モードの活動が強まり、高速イオンの空間分布に影響を与える可能性がある。