In the scrape-off-layer (SOL) of a field-reversed configuration, neutral beam injection can drive modes in the vicinity of the ion-cyclotron frequency. Depending on their properties, these modes can have differing macroscopic effects on the plasma. Using particle-in-cell simulations and semi-analytical methods, this work examines the properties of the various categories of ion-cyclotron modes that can be excited in the SOL environment, taking an ion beta of 10%. Propagation angle and beam injection angle are scanned from 0° to 90° with respect to the external magnetic field. The linear physics of these modes is treated foremost, but the non-linear physics, particularly regarding ion acceleration with consequences for plasma stability and fusion reactivity, is also examined. Near perpendicular propagation and beam injection are found to give the greatest fusion enhancement. This result derives from an extension of wakefield acceleration physics to the case of ion acceleration in a magnetized fusion plasma. The non-linear physics of this regime is thus given particular attention.
磁場反転配位のスクレイプオフ層（SOL）において、中性粒子ビーム入射はイオンサイクロトロン周波数近傍のモードを駆動することができる。これらのモードは、その性質に応じて、プラズマに対して異なる巨視的効果を持つことができる。粒子インセルシミュレーションと半解析的手法を用いて、この研究は、イオンベータ10%を仮定して、SOL環境で励起され得る様々なカテゴリーのイオンサイクロトロンモードの性質を調べる。伝播角とビーム入射角は、外部磁場に対して0°から90°まで走査される。これらのモードの線形物理が主に扱われるが、非線形物理、特にプラズマ安定性と核融合反応性に影響を与えるイオン加速に関する非線形物理も調べられる。垂直に近い伝播とビーム入射が最大の核融合増強を与えることが見出された。この結果は、磁化された核融合プラズマにおけるイオン加速の場合へのウェイクフィールド加速物理の拡張に由来する。したがって、この領域の非線形物理には特に注意が払われる。