NSTX-Upgrade will operate with toroidal magnetic fields () up to 1 T, nearly twice the value used in the experiments on NSTX, and the available neutral beam injection (NBI) power will be doubled. The doubling of while retaining the 30 MHz RF source frequency has moved the heating regime from the high harmonic fast wave (HHFW) regime used in NSTX to the mid harmonic fast wave regime. By making use of the full wave code AORSA (assuming a Maxwellian plasma), this work explores different HHFW scenarios for two possible antenna frequencies (30 and 60 MHz) and with and without NBI. Both frequencies have large electron absorption for large wave toroidal number particularly without NBI. With the presence of NBI, the fast ions absorption can be dominant in some scenarios. Therefore, a competition between electron and fast ion absorption is clearly apparent partially explaining why in previous NSTX HHFW experiments, a less efficient electron heating was observed. Moreover at the toroidal field of 1 T, a direct thermal ion damping might be possible under the condition when the ion temperature is larger than electron temperature. In general, the electron and ion absorption are found very sensitive to the ratio of electron and ion temperature. The impact of the hydrogen species is also studied showing that, for hydrogen concentration below , the hydrogen absorption is not significant. However, a larger hydrogen concentration could open up new HHFW heating scenarios in NSTX-U. Launching at high toroidal wave number appears to be one way to significantly reduce the ion damping and in turn to obtain large electron damping in the core which can play an important role in the transport studies for NSTX-U. Finally, an higher magnetic field could also playing a role in increasing the electron temperature and consequently the electron absorption. Indeed a magnetic field scan is also shown and discussed.
NSTX-Upgradeは、最大1 Tのトロイダル磁場()で運転される予定であり、これはNSTXでの実験で使用された値のほぼ2倍であり、利用可能な中性粒子ビーム入射(NBI)電力は2倍になる。30 MHzのRF源周波数を維持したまま、この倍増により、加熱領域はNSTXで使用された高高調波高速波(HHFW)領域から中高調波高速波領域に移行した。完全波動コードAORSA(マクスウェルプラズマを仮定)を用いて、この研究では、2つの可能なアンテナ周波数(30および60 MHz)とNBIの有無について、さまざまなHHFWシナリオを調査する。両方の周波数は、特にNBIなしの場合、大きな波動トロイダル数に対して大きな電子吸収を持つ。NBIが存在する場合、いくつかのシナリオでは高速イオン吸収が支配的になる可能性がある。したがって、電子吸収と高速イオン吸収の間の競合が明確に見られ、これまでのNSTX HHFW実験で、より効率の低い電子加熱が観測された理由を部分的に説明している。さらに、1 Tのトロイダル磁場では、イオン温度が電子温度よりも高い条件下で、直接的な熱イオン減衰が可能になる可能性がある。一般に、電子吸収とイオン吸収は、電子温度とイオン温度の比に非常に敏感であることがわかった。水素種の影響も研究されており、以下の水素濃度では、水素吸収は重要ではないことが示されている。しかし、より高い水素濃度は、NSTX-Uにおける新しいHHFW加熱シナリオを切り開く可能性がある。高いトロイダル波動数での発射は、イオン減衰を大幅に低減し、その結果、NSTX-Uの輸送研究において重要な役割を果たす可能性があるコア内の大きな電子減衰を得るための1つの方法であると思われる。最後に、より高い磁場も電子温度を上昇させ、その結果電子吸収を増加させる役割を果たす可能性がある。実際、磁場スキャンも示され、議論されている。