A global analysis of current drive in tokamaks by using waves in the ion cyclotron range of frequencies (ICRF), considering the entire antenna-plasma system, is presented. A phase shifted antenna array is used to inject toroidal momentum into the electrons. Within the context of quasi-linear theory, a Fokker-Planck calculation is combined with an ICRF wave propagation-absorption analysis which includes kinetic effects and realistic boundary conditions. The radial profile of the current induced by the mode converted ion Bernstein wave and by the magnetosonic fast wave is obtained, together with the global current drive efficiency (total induced current/total emitted power from the antennas) in the high density and temperature plasma regime. The phase dependence of the global efficiency is investigated by changing the launching conditions such as the total antenna number and the antenna spacing. – In medium size tokamaks, the electron power absorption and the associated driven current are found to be affected considerably by the plasma cavity resonance. It is also found that the global efficiency is sensitive to the antenna spacing. When the antenna spacing is increased, the global efficiency is reduced by counter current generation.
トカマクにおけるイオンサイクロトロン周波数帯域(ICRF)の波を用いた電流駆動の、アンテナ-プラズマ系全体を考慮した大域的解析を提示する。位相シフトされたアンテナアレイを用いて、電子にトロイダル運動量を注入する。準線形理論の枠組みにおいて、フォッカー・プランク計算を、運動論的効果と現実的な境界条件を含むICRF波伝播-吸収解析と組み合わせる。モード変換されたイオンバーンスタイン波と磁気音波高速波によって誘起される電流の動径分布が、高密度・高温プラズマ領域における大域的電流駆動効率(全誘起電流/アンテナからの全放射電力)とともに得られる。大域的効率の位相依存性は、全アンテナ数やアンテナ間隔などの発射条件を変えることによって調べられる。– 中規模トカマクにおいては、電子の電力吸収とそれに伴う駆動電流は、プラズマ空洞共鳴によってかなり影響を受けることが見出される。また、大域的効率はアンテナ間隔に敏感であることも見出される。アンテナ間隔を広げると、逆方向電流生成によって大域的効率が低下する。