Ion cyclotron heating and current drive at ω≈2ωcH in JET deuterium plasmas with a hydrogen concentration nH/(nD+nH) in the range of 5–15% are analysed, comparing results of numerical computer modelling with experiments. Second harmonic hydrogen damping is found to be maximized by placing the resonance on the low-field side (LFS) of the torus, which minimizes competing direct electron damping and parasitic high-harmonic D damping in the presence of D beams. The shape of the calculated current perturbation and the radial localization of the heating power density for the LFS resonance are consistent with the experimentally observed evolution of the sawtooth period when the resonance layer moves near the q = 1 surface. Since the calculated driven current is dominated by a current of diamagnetic type caused by finite orbit widths of trapped resonating ions, it is not too sensitive to the ICRF phasing. Control of sawteeth with ion cyclotron current drive using the LFS ω≈2ωcH resonance in the present experimental conditions can thus be best obtained by varying the resonance location rather than the ICRF phasing. Due to differences in fast ion orbits, collisional electron heating and fast ion pressure profiles are significantly more peaked for a LFS resonance than for a high-field side (HFS) resonance. For the HFS ω≈2ωcH resonance, an enhanced neutron rate is observed in the presence of D beam ions, which is consistent with parasitic D damping at the ω≈5ωcD resonance in the plasma centre.
JET重水素プラズマにおける水素濃度nH/(nD+nH)が5〜15%の範囲での、ω≈2ωcHにおけるイオンサイクロトロン加熱と電流駆動を、数値モデリングと実験の比較により解析した。水素の第二高調波減衰は、共鳴をトーラスの低磁場側(LFS)に配置することで最大化され、これによりDビーム存在下での競合する直接電子減衰と寄生的高調波D減衰が最小化される。計算された電流摂動の形状と加熱パワー密度の動径方向局在化は、共鳴層がq=1面付近に移動した際の鋸歯状振動周期の実験的観測と一致する。計算された駆動電流は、捕捉された共鳴イオンの有限軌道幅に起因する反磁性型電流が支配的であるため、ICRF位相に対してあまり敏感ではない。現在の実験条件におけるω≈2ωcH共鳴を用いたイオンサイクロトロン電流駆動による鋸歯状振動の制御は、ICRF位相を変えるよりも共鳴位置を変えることで最も良く達成できる。高速イオン軌道の違いにより、衝突性電子加熱と高速イオン圧力のプロファイルは、高磁場側(HFS)共鳴よりもLFS共鳴の方が有意にピーキングする。ω≈2ωcHのHFS共鳴では、Dビームイオンの存在下で中性子生成率の増大が観測され、これはプラズマ中心部におけるω≈5ωcD共鳴での寄生D減衰と一致する。