Two ion cyclotron range of frequencies (ICRF) heating schemes proposed for the half-field operation phase of ITER in hydrogen plasmas—fundamental H majority and second harmonic 3He ICRF heating—were recently investigated in JET. Although the same magnetic field and RF frequencies (f ≈ 42 MHz and f ≈ 52 MHz, respectively) were used, the density and particularly the plasma temperature were lower than those expected in the initial phase of ITER. Unlike for the well-performing H minority heating scheme to be used in 4He plasmas, modest heating efficiencies (η = Pabsorbed/Plaunched < 40%) with dominant electron heating were found in both H plasma scenarios studied, and enhanced plasma–wall interaction manifested by high radiation losses and relatively large impurity content in the plasma was observed. This effect was stronger in the 3He ICRF heating case than in the H majority heating experiments and it was verified that concentrations as high as ∼20% are necessary to observe significant ion heating in this case. The RF acceleration of the heated ions was modest in both cases, although a small fraction of the 3He ions reached about 260 keV in the second harmonic 3He heating experiments when 5 MW of ICRF power was applied. Considerable RF acceleration of deuterium beam ions was also observed in some discharges of the 3He heating experiments (where both the second and third harmonic ion cyclotron resonance layers of the D ions are inside the plasma) whilst it was practically absent in the majority hydrogen heating scenario. While hints of improved RF heating efficiency as a function of the plasma temperature and plasma dilution (with 4He) were confirmed in the H majority case, the 3He concentration was the main handle on the heating efficiency in the second harmonic 3He heating scenario.
ITERの水素プラズマにおける半磁場運転フェーズ用に提案された2つのイオンサイクロトロン周波数帯域（ICRF）加熱方式—基本波水素多数派加熱と第2高調波³He ICRF加熱—が、最近JETで調査された。同じ磁場強度とRF周波数（それぞれf ≈ 42 MHzおよびf ≈ 52 MHz）が使用されたが、密度、特にプラズマ温度はITERの初期フェーズで想定された値よりも低かった。⁴Heプラズマで使用される高性能な水素少数派加熱方式とは異なり、調査された両方の水素プラズマシナリオにおいて、加熱効率は控えめであり（η = P吸収/P投入 < 40%）、電子加熱が支配的であった。また、高い放射損失とプラズマ中の比較的大きな不純物含有量によって示される、プラズマ-壁相互作用の増強が観測された。この効果は、水素多数派加熱実験よりも³He ICRF加熱の場合により強く現れた。また、この場合に有意なイオン加熱を観測するには、³He濃度が約20%まで必要であることが確認された。加熱されたイオンのRF加速は両方のケースで控えめであったが、第2高調波³He加熱実験において5 MWのICRFパワーを印加した際、³Heイオンのごく一部が約260 keVに達した。³He加熱実験の一部の放電では、重水素ビームイオンの顕著なRF加速も観測された（Dイオンの第2高調波および第3高調波イオンサイクロトロン共鳴層の両方がプラズマ内に存在する場合）が、水素多数派加熱シナリオの大部分ではそのような加速は実質的に観測されなかった。水素多数派加熱の場合、プラズマ温度とプラズマ希釈（⁴Heによる）の関数としてのRF加熱効率の改善の兆候が確認された一方、第2高調波³He加熱シナリオでは、³He濃度が加熱効率の主要な制御因子であった。