An experimental study on electron cyclotron heating (ECH) pre-ionization has been conducted on J-TEXT in support of the joint experiment research for ITER plasma initiation. In this experiment, ECH power was injected to the vessel before the application of loop voltage ionize the neutral gas and form the initial plasma or so-called pre-plasma. The impact of several significant factors, such as magnetic field configuration, pre-fill gas pressure, ECH toroidal injection angle and ECH power on the evolution of pre-plasma are systematically studied, aiming to identify shared features, clarify their potential relationship and optimize the discharge parameters to generate a rather high pre-plasma density. By separating ECH power from the inductive start-up, the effect of pre-plasma on tokamak start-up can be observed. A dynamic magnetic configuration facilitates the transition of pre-plasma to tokamak plasma. To assess the influence of pre-plasma density on tokamak start-up, two kinds of magnetic field configurations are examined. While the effect of different pre-plasma densities on tokamak start-up is negligible, a significant difference is observed between pure ohmic start-up and start-up with pre-ionization. The studies presented here show evolutionary trends and threshold values needed to optimize ECH pre-ionization and also a feasible way to improve pre-plasma density and a configuration to stabilize pre-plasma for transition. Eventually, these results may contribute to multi-machine research and physics analysis that can assist ITER with its optimal preparation for first plasma operation.
J-TEXTにおいて、ITERのプラズマ開始に関する共同実験研究を支援するため、電子サイクロトロン加熱（ECH）による予備電離の実験研究が実施された。本実験では、ループ電圧印加前にECHパワーを容器内に入射し、中性ガスを電離させて初期プラズマ、いわゆる予備プラズマを形成した。磁場配位、予備充填ガス圧力、ECHトロイダル入射角、ECHパワーなど、いくつかの重要な因子が予備プラズマの時間発展に及ぼす影響を系統的に研究し、共通の特徴を特定し、それらの潜在的な関係を明らかにし、かなり高い予備プラズマ密度を生成するための放電パラメータを最適化することを目的とした。ECHパワーを誘導立ち上げから分離することにより、予備プラズマがトカマク立ち上げに及ぼす影響を観察できる。動的な磁場配位は、予備プラズマからトカマクプラズマへの遷移を促進する。予備プラズマ密度がトカマク立ち上げに及ぼす影響を評価するため、2種類の磁場配位を調査した。異なる予備プラズマ密度がトカマク立ち上げに及ぼす影響は無視できる程度である一方、純オーミック立ち上げと予備電離を伴う立ち上げの間には有意な差が観察された。ここで提示された研究は、ECH予備電離を最適化するために必要な発展傾向と閾値を示すとともに、予備プラズマ密度を向上させる実現可能な方法と、遷移のために予備プラズマを安定化する配位を示すものである。最終的に、これらの結果は、ITERの初期プラズマ運転に向けた最適な準備を支援できる多機種研究および物理解析に貢献する可能性がある。