In this paper the role of non-resonant collision absorption (NRCA) of lower hybrid (LH) wave power is analysed using a combined ray-tracing Fokker–Planck model. The analysis shows how much and under what conditions NRCA affects the current drive efficiency (CDE) and the effective ability of LH wave to penetrate into the plasma thus generating a fast electron tail. In all LH experiments the CDE is shown to increase as a function of the volume-averaged electron temperature up to a saturation level. Such dependence can be attributed to NRCA, at the plasma periphery, that turns out to be more relevant, the lower the plasma temperature. Furthermore, NRCA is shown to be a key issue in interpreting recent results on LHCD experiments on FTU, where a new regime is found of high-density discharges with a hot edge, where clear signs of fast electron tail generation are present. In standard high-density discharges with a cold edge conversely, LHCD effects are not observed. The numerical calculations reported here clearly show that the difference between these two regimes can be entirely attributed to the difference in NRCA at the plasma periphery. In conclusion, the paper shows that collision absorption can be responsible for the degradation of the CDE in low-temperature plasmas and can completely prevent the penetration of LHCD in high-density cold edge plasmas.
本論文では、低域混成（LH）波パワーの非共鳴衝突吸収（NRCA）の役割を、複合光線追跡フォッカー・プランクモデルを用いて解析する。この解析により、NRCAが電流駆動効率（CDE）と、高速電子テールを生成するLH波のプラズマ中への有効な侵入能力に、どの程度、またどのような条件下で影響を及ぼすかが示される。すべてのLH実験において、CDEは体積平均電子温度の関数として飽和レベルまで増加することが示される。このような依存性は、プラズマ周辺部におけるNRCAに起因すると考えられ、プラズマ温度が低いほどその影響が顕著になることが明らかになった。さらに、NRCAはFTUにおけるLHCD実験の最近の結果を解釈する上で重要な問題であることが示される。そこでは、高温の周辺部を有する高密度放電という新たな領域が見いだされており、高速電子テール生成の明確な兆候が存在する。逆に、低温の周辺部を有する標準的な高密度放電では、LHCD効果は観測されない。ここで報告する数値計算により、これら2つの領域の差は、プラズマ周辺部におけるNRCAの差に完全に帰着できることが明確に示される。結論として、本論文は、衝突吸収が低温プラズマにおけるCDEの低下の原因となり得ること、また高密度の低温周辺部プラズマにおいてLHCDの侵入を完全に妨げ得ることを示す。