In tungsten—W—Environment in Steady-state Tokamak (WEST), the lower hybrid current drive (LHCD) system is key for achieving long pulse operation by providing most of the non-inductive plasma current, as well as a crucial source of electron heating. Therefore, determining the operational space for its application is fundamental. In the present study, the LHCD operational space is deeply analyzed for 0.5 MA pulses. This space is bounded by three limits: (i) the ratio of the LHCD power over density must be above a threshold to compensate tungsten radiation with enough core heating, (ii) the line-averaged density must be high enough to allow good coupling of the hybrid wave with the plasma, and (iii) fast electron ripple losses must be below a limit to avoid reaching a thermal threshold on plasma-facing components. If the tungsten radiation peak or burn-through phase is not safely overcome, a maximum electron temperature of 1.5 keV is obtained, confinement is degraded, and magnetohydrodynamic activity is frequently triggered, potentially causing a disruption. From experimental measurements and interpretative simulations, we highlight the main mechanisms that prevent the plasma from heating up during LHCD power ramp-up. Three parameters play a major role: plasma density, tungsten concentration and LHCD power deposition. A strategy to overcome this limitation is found: a precise density ramp-up performed simultaneously with the increase in LHCD power. Additionally, we show that boronization greatly facilitates the burn-through of tungsten by lowering its content during the heating phase. Finally, taking into account the three constraints given above, the LHCD operational space is determined at power ramp-up and during constant heating phases.
タングステン—W—環境定常トカマク（WEST）において、低域混成波電流駆動（LHCD）システムは、非誘導プラズマ電流の大部分を供給することにより長時間パルス運転を実現するための鍵であり、また電子加熱の重要な源でもある。したがって、その適用のための運転領域を決定することが基本である。本研究では、LHCD運転領域を0.5 MAパルスについて深く分析する。この領域は三つの限界によって境界づけられる：(i) LHCDパワーと密度の比は、十分な中心加熱でタングステン放射を補償するために閾値より上でなければならない、(ii) 線平均密度は、ハイブリッド波とプラズマとの良好な結合を可能にするために十分高くなければならない、(iii) 高速電子のリップル損失は、プラズマ対向機器上の熱的閾値に達するのを避けるために限界以下でなければならない。タングステン放射のピークまたはバーン・スルー相を安全に乗り越えない場合、最大電子温度1.5 keVが得られ、閉じ込めは劣化し、磁気流体力学活動が頻繁に引き起こされ、潜在的にディスラプションを引き起こす可能性がある。実験的測定と解釈的シミュレーションから、LHCDパワーランプアップ中にプラズマが加熱されるのを妨げる主な機構を明らかにする。三つのパラメータが主要な役割を果たす：プラズマ密度、タングステン濃度、LHCDパワー堆積。この制限を克服する戦略が見いだされる：LHCDパワーの増加と同時に行われる精密な密度ランプアップである。さらに、ボロナイゼーションが加熱相中のタングステン含有量を低下させることにより、タングステンのバーン・スルーを大いに促進することを示す。最後に、上記の三つの制約を考慮して、LHCD運転領域はパワーランプアップ中および定常加熱相の間に決定される。