The paper presents the results of an experimental study of the wave fields excited in a tokamak plasma under Alfvén wave heating conditions, with a large number of Alfvén resonance surfaces present in the plasma. The wave fields excited by Faraday shielded antennas with current elements oriented in the poloidal direction were measured by an array of magnetic probes positioned along a vertical diameter of the plasma. Pronounced enhancement of the wave fields at the radii of Alfvén resonance surfaces was observed. The dependence of the wave field profiles on the plasma parameters and on the toroidal and poloidal positions is analysed with the help of a simple theoretical model. Evidence of the excitation of the outward propagating surface electrostatic wave is presented. The profiles excited by a number of phasings of an array of three toroidally spaced antennas are compared. The results provide unambiguous evidence that the peaks in the profiles are due to mode conversion of the compressional Alfvén wave to the torsional Alfvén wave at Alfvén resonance surfaces. Measurements of the resistive loading of the antenna indicate that up to 50% of the total wave power was deposited at Alfvén resonance surfaces well inside the plasma and 40% at a single Alfvén resonance surface.
本論文は、アルヴェーン波加熱条件下でトカマク内に励起された波動場の実験的研究結果を提示するものであり、プラズマ中に多数のアルヴェーン共鳴面が存在する場合を対象としている。ポロイダル方向に配向された電流要素を有するファラデーシールドアンテナによって励起された波動場を、プラズマの鉛直直径に沿って配置された磁気プローブのアレイを用いて測定した。アルヴェーン共鳴面の半径位置における波動場の顕著な増強が観測された。波動場のプロファイルのプラズマパラメータおよびトロイダル・ポロイダル方向への依存性を、簡易理論モデルを用いて解析した。外向きに伝播する表面静電波の励起の証拠が提示された。3つのトロイダル方向に離間配置されたアンテナのアレイの複数の位相設定によって励起されたプロファイルを比較した。その結果は、プロファイル中のピークが、アルヴェーン共鳴面における圧縮性アルヴェーン波からねじれ性アルヴェーン波へのモード変換に起因するという決定的な証拠を提供するものである。アンテナの抵抗負荷の測定により、全波動パワーの最大50%がプラズマ内部のアルヴェーン共鳴面で、40%が単一のアルヴェーン共鳴面で堆積されたことが示された。