Electron cyclotron resonance heating (ECRH) is a powerful and flexible plasma heating technique that serves as the main heater at Wendelstein 7-X (W7-X) and will be used at ITER for start-up, heating, current drive and mitigation of plasma instabilities. In the case of poor or degraded microwave absorption, which is expected in the O2-mode heating scenario, a significant part of the beam directly hits the wall, leading to local overheating and potential damage. The ECRH shine-through power is mostly reflected onto the targets; only a small fraction is really absorbed through ohmic losses (typically 3% for graphite at 140 GHz). The ohmic losses do not only depend on the material properties and the frequency, but also on the polarization of the wave and the angle of incidence. This paper presents a thermographic analysis of ECRH experiments at W7-X, including heat load and temperature simulations of the first wall that include ECRH shine through. Two O-mode ECRH experiments with both a high temperature rise of the first wall and different angles of beam incidence on the wall's surface are depicted. One experiment has 775 kW of power modulation (5 Hz) with mixed polarization (45% O-mode, 55% X-mode) and an EC beam angle almost normal to the first wall. The second has 550 kW of steady EC power with O-mode polarization, a shallow beam angle and increased power absorption by the material. It is shown that infrared thermography is a useful tool for measuring shine-through power and protecting wall components.
電子サイクロトロン共鳴加熱(ECRH)は、Wendelstein 7-X(W7-X)の主加熱装置として機能する強力かつ柔軟なプラズマ加熱手法であり、ITERでは立ち上げ、加熱、電流駆動、プラズマ不安定性の抑制に使用される予定である。O2モード加熱シナリオで予想されるマイクロ波吸収が不十分または劣化した場合、ビームの大部分が直接壁に衝突し、局所的な過熱や潜在的な損傷につながる。ECRHの透過パワーはほとんどがターゲットに反射されるが、オーム損失によって実際に吸収されるのはごく一部(140 GHzのグラファイトでは典型的に3%)である。オーム損失は材料特性と周波数だけでなく、波の偏光と入射角にも依存する。本論文では、ECRHの透過を含む第一壁の熱負荷および温度シミュレーションを含む、W7-XにおけるECRH実験のサーモグラフィ解析について述べる。第一壁の温度上昇が高く、壁面へのビーム入射角が異なる2つのOモードECRH実験を示す。1つは775 kWのパワー変調(5 Hz)で混合偏光(Oモード45%、Xモード55%)であり、ECビーム角度は第一壁にほぼ垂直である。もう1つは550 kWの定常ECパワーで、Oモード偏光、浅いビーム角度、材料による吸収の増加を特徴とする。赤外線サーモグラフィが透過パワーの測定と壁コンポーネントの保護に有用なツールであることが示された。