We report on a very efficient ion-cyclotron-resonance-frequency (ICRF) absorption scheme (Z)–Y–X, which hinges on the presence of three ion species residing in the plasma. A mode conversion (cutoff-resonance) layer is well known to appear in two-ion species plasmas. If the location of the L-cutoff in Y–X plasmas, which can be controlled by varying the Y : X density ratio, almost coincides with the fundamental cyclotron resonance of the third ion species Z (resonant absorber), the latter—albeit present only in trace quantities—is shown to absorb almost all the incoming RF power. A quantitative criterion for the resonant Y : X plasma composition is derived and a few numerical examples are given. Since the absorbed power per resonant particle is much larger than for any other ICRF scheme, the here discussed scenarios are particularly promising for fast particle generation. Their possible application as a source of high-energy ions for the stellarator W7-X and to mimic alpha particles during the non-activated phase of ITER tokamak is briefly discussed.
我々は、プラズマ中に存在する3つのイオン種に依存する、非常に効率的なイオン-サイクロトロン共鳴周波数（ICRF）吸収スキーム（Z）–（X）–（Y）について報告する。モード変換（カットオフ-共鳴）層は、2つのイオン種を含むプラズマにおいてよく知られている。Y–XプラズマにおけるLカットオフの位置は、Y：X密度比を変えることで制御できるが、この位置が第3のイオン種Z（共鳴吸収体）の基本サイクロトロン共鳴とほぼ一致する場合、Z種は微量しか存在しないにもかかわらず、入射するRFパワーのほぼ全てを吸収することが示される。共鳴的なY：Xプラズマ組成に対する定量的な条件が導出され、いくつかの数値例が示される。共鳴粒子あたりの吸収パワーは、他のどのICRFスキームよりもはるかに大きいため、ここで議論するシナリオは高速粒子生成に特に有望である。ステラレーターW7-Xにおける高エネルギーイオン源としての応用可能性と、ITERトカマクの非活性化段階におけるアルファ粒子模擬への応用可能性についても簡単に議論する。