Tungsten (W) sputtering from the guard limiter of lower hybrid wave (LHW) antenna is an impurity source in EAST. While theoretical studies suggest that the super-thermal electrons generated via plasma-LHW interactions contribute to the W production, the role of these electrons in W sputtering from the guard limiter remains unresolved—particularly when optimizing edge density for long-pulse operation. To address this, we developed a model with realistic incident power spectra to study the influence of the acceleration of electrons by LHW on the sheath properties. It is found that both the edge density and the LHW power determine the velocity distribution function of super-thermal electrons. Consequently, for the low edge density, the super-thermal electrons are insufficient to significantly alter the sheath structure, causing the sheath potential to retain its typical dependence on the electron temperature. In contrast, for the high edge density, when the super-thermal electrons dominate the sheath dynamics, the sheath potential near the guard limiter is substantially enhanced. Its magnitude scales monotonically with LHW power but seems weak dependence on the electron temperature. The resulting strong sheath potential dramatically increases the W sputtering yield from the guard limiter of LHW antenna under multi-species ion bombardment, potentially triggering confinement degradation. By clarifying the role of edge density in W sputtering from the guard limiter of LHW antenna, these results provide a candidate approach to mitigate W production on EAST during lower hybrid current drive operation.
タングステン(W)スパッタリングは、低域混成波(LHW)アンテナのガードリミターから発生し、EASTにおける不純物源となっている。理論的研究は、プラズマ-LHW相互作用を介して生成される超熱電子がW生成に寄与することを示唆しているが、これらの電子のガードリミターからのWスパッタリングにおける役割は、特に長時間パルス運転のための周辺密度の最適化において、未解明のままである。この問題に対処するため、我々は、LHWによる電子の加速がシース特性に及ぼす影響を研究するために、現実的な入射パワースペクトルを持つモデルを開発した。周辺密度とLHWパワーの両方が、超熱電子の速度分布関数を決定することが見出された。その結果、周辺密度が低い場合、超熱電子はシース構造を有意に変化させるには不十分であり、シース電位は電子温度に対する典型的な依存性を保持する。対照的に、周辺密度が高い場合、超熱電子がシースダイナミクスを支配すると、ガードリミター近傍のシース電位は大幅に増強される。その大きさはLHWパワーと単調にスケーリングするが、電子温度には弱い依存性しか示さないように思われる。その結果生じる強いシース電位は、多種イオン衝撃下でのLHWアンテナのガードリミターからのWスパッタリング収量を劇的に増加させ、閉じ込め劣化を引き起こす可能性がある。LHWアンテナのガードリミターからのWスパッタリングにおける周辺密度の役割を明らかにすることにより、これらの結果は、低域混成電流駆動運転中のEASTにおけるW生成を緩和するための候補となるアプローチを提供する。