In addition to the propagation and absorption of the waves into the plasma, a crucial point in ion cyclotron radiofrequency heating (ICRH) is to know how the energy is coupled to the plasma. The coupling efficiency is experimentally estimated through measurements of the antenna coupling resistance and it is of primary importance to precisely establish its dependence on the plasma parameters. The coupling resistance is highly connected to the density profile, which determines the cut-off positions of the magnetosonic waves for a given radiated wave number spectrum. For a large size tokamak like Tore Supra these cut-off densities range between 1018 and 1019 m−3, corresponding to the plasma edge. In this study, the RF coupling is investigated with respect to the plasma edge density profile measured by X-mode reflectometry and a characteristic cut-off position of the magnetosonic wave. We show that the edge density is not only a function of the average density but also depends in a complex way, on various edge plasma regimes, the power deposition, or the kind of limiter materials or divertor perturbation used to control the edge. Over a large variety of plasma edge regimes, it is shown how the distance between a characteristic ICRH cut-off density layer and the antenna is the relevant parameter to address the problem of the RF coupling efficiency. Simulation of the coupling process with the three-dimensional antenna code Ion Cyclotron ANTenna compares well with RF measurements, provided that the experimental density profiles are used in the computations.
イオンサイクロトロン高周波加熱（ICRH）において、プラズマへの波動の伝播と吸収に加えて、エネルギーがプラズマへどのように結合されるかを知ることが極めて重要である。結合効率は、アンテナ結合抵抗の測定を通して実験的に評価され、そのプラズマパラメータへの依存性を正確に確立することが最も重要である。結合抵抗は密度分布と密接に関連しており、密度分布は、与えられた波動スペクトルに対する磁気音波の遮断位置を決定する。Tore Supraのような大型トカマクでは、これらの遮断密度は1018〜1019 m−3の範囲にあり、プラズマ端部に対応する。本研究では、Xモード反射計によって測定されたプラズマ端部密度分布と、磁気音波の特性遮断位置に関して、RF結合を調査する。我々は、端部密度が平均密度のみの関数ではなく、様々な端部プラズマ状態、パワー堆積、あるいは端部を制御するために用いられるリミター材料やダイバータ摂動の種類にも複雑に依存することを示す。多様な端部プラズマ状態にわたって、特性ICRH遮断密度層とアンテナとの間の距離が、RF結合効率の問題に対処するための関連パラメータであることが示される。三次元アンテナコードIon Cyclotron ANTennaによる結合過程のシミュレーションは、実験的な密度分布が計算に用いられる場合、RF測定とよく一致する。