Midplane gas puffing close to the ion cyclotron range of frequencies (ICRF) antennae has been demonstrated to be robust in improving ICRF power coupling in current tokamaks. It is also shown in a previous study (Zhang 2019 Nucl. Mater. Energy19 364–71) that in ITER, midplane gas puffing with a puff rate of ∼4.5 × 1022 electrons s−1 can increase the antenna loading/coupling resistance by about a factor of two. In this paper, a comprehensive parametric study has been carried out to characterize the influence of midplane gas puffing on ICRF power coupling in additional and broader range of parameter scans. The new parameter scans include the gas puff rate, the poloidal location of the gas pipe orifices (GPOs), the separatrix density, the particle perpendicular diffusion coefficient, the radial distance between the plasma and antenna as well as the antenna phasing. The 3D edge plasma fluid and neutral transport code EMC3-EIRENE code has been used to simulate the 3D distributions of plasma density in the presence of gas puffing, which are then used in the antenna code ANTITER II to calculate the antenna coupling. The simulation results indicate that the ITER ICRF local midplane gas injection layout (with the GPOs located on one side of each antenna port) increases the ICRF power coupling significantly in all studied plasma scenarios and antenna parameters. We are hence confident that the chosen layout for the ICRF local gas injection on ITER is appropriate. We are also confident that the ITER local gas injection will allow boosting the ICRF coupling with all studied plasma conditions and antenna phasings.
イオンサイクロトロン周波数帯域（ICRF）アンテナ近傍へのミッドプレーンガスパフが、現在のトカマクにおいてICRF電力結合を改善する上で頑健であることが実証されている。また、先行研究（Zhang 2019 Nucl. Mater. Energy19 364–71）において、ITERでは、パフ率が∼4.5 × 10^22電子 s^−1のミッドプレーンガスパフにより、アンテナの負荷/結合抵抗を約2倍に増加させることができることが示されている。本論文では、追加的かつより広範なパラメータ走査において、ミッドプレーンガスパフがICRF電力結合に及ぼす影響を特徴付けるために、包括的なパラメトリック研究が実施された。新しいパラメータ走査には、ガスパフ率、ガスパイプ孔（GPO）のポロイダル位置、セパラトリックス密度、粒子の垂直拡散係数、プラズマとアンテナ間の半径方向距離、ならびにアンテナの位相調整が含まれる。3次元周辺プラズマ流体・中性粒子輸送コードEMC3-EIRENEを用いて、ガスパフ存在下でのプラズマ密度の3次元分布をシミュレーションし、その後、それらをアンテナコードANTITER IIで使用してアンテナ結合を計算した。シミュレーション結果は、ITERのICRF局所ミッドプレーンガス入射配置（各アンテナポートの片側にGPOが配置されている）が、研究されたすべてのプラズマシナリオおよびアンテナパラメータにおいてICRF電力結合を大幅に増加させることを示している。したがって、ITERにおけるICRF局所ガス入射の選択された配置が適切であると確信している。また、ITERの局所ガス入射により、研究されたすべてのプラズマ条件およびアンテナ位相調整においてICRF結合を強化できると確信している。