Ion cyclotron emission (ICE) has been observed during neutral beam‐heated supershots in the Tokamak Fusion Test Reactor (TFTR) [Phys. Rev. Lett. 72, 3526 (1994)] deuterium–tritium campaign at fusion product cyclotron harmonics. The emission originates from the outer midplane edge plasma, where fusion products initially have an anisotropic velocity distribution, sharply peaked at a sub‐Alfvénic speed. It is shown that the magnetoacoustic cyclotron instability, resulting in the generation of obliquely propagating fast Alfvén waves at fusion product cyclotron harmonics, can occur under such conditions. The time evolution of the growth rate closely follows that of the observed ICE amplitude. Instability is suppressed if the fusion products undergo a moderate degree of thermalization, or are isotropic. In contrast, the super‐Alfvénic fusion products present in the outer midplane of the Joint European Torus (JET) [Nucl. Fusion 33, 1365 (1993)] can drive the instability if they are isotropic or have a broad speed distribution. This may help to account for the observation that fusion product‐driven ICE in JET persists for longer than fusion product‐driven ICE in TFTR supershots.

1.
J. D.
Strachan
,
H.
Adler
,
P.
Alling
,
C.
Ancher
,
H.
Anderson
,
J. L.
Anderson
,
D.
Ashcroft
,
C. W.
Barnes
,
G.
Barnes
,
S.
Batha
,
M. G.
Bell
,
R.
Bell
,
M.
Bitter
,
W.
Blanchard
,
N. L.
Bretz
,
R.
Budny
,
C. E.
Bush
,
R.
Camp
,
M.
Caorlin
,
S.
Cauffman
,
Z.
Chang
,
C. Z.
Cheng
,
J.
Collins
,
G.
Coward
,
D. S.
Darrow
,
J.
DeLooper
,
H.
Duong
,
L.
Dudek
,
R.
Durst
,
P. C.
Efthimion
,
D.
Ernst
,
R.
Fisher
,
R. J.
Fonck
,
E.
Fredrickson
,
N.
Fromm
,
G. Y.
Fu
,
H. P.
Furth
,
C.
Gentile
,
N.
Gorelenkov
,
B.
Grek
,
L. R.
Grisham
,
G.
Hammett
,
G. R.
Hanson
,
R. J.
Hawryluk
,
W.
Heidbrink
,
H. W.
Herrmann
,
K. W.
Hill
,
J.
Hosea
,
H.
Hsuan
,
A.
Janos
,
D. L.
Jassby
,
F. C.
Jobes
,
D. W.
Johnson
,
L. C.
Johnson
,
J.
Kamperschroer
,
H.
Kugel
,
N. T.
Lam
,
P. H.
LaMarche
,
M. J.
Loughlin
,
B.
LeBlanc
,
M.
Leonard
,
F. M.
Levinton
,
J.
Machuzak
,
D. K.
Mansfield
,
A.
Martin
,
E.
Mazzucato
,
R.
Majeski
,
E.
Marmar
,
J.
Mc-Chesney
,
B.
McCormack
,
D. C.
McCune
,
K. M.
McGuire
,
G.
McKee
,
D. M.
Meade
,
S. S.
Medley
,
D. R.
Mikkelsen
,
D.
Mueller
,
M.
Murakami
,
A.
Nagy
,
R.
Nazikian
,
R.
Newman
,
T.
Nishitani
,
M.
Norris
,
T.
O’Connor
,
M.
Oldaker
,
M.
Osakabe
,
D. K.
Owens
,
H.
Park
,
S. F.
Paul
,
G.
Pearson
,
E.
Perry
,
M.
Petrov
,
C. K.
Phillips
,
S.
Pitcher
,
A. T.
Ramsey
,
D. A.
Rasmussen
,
M. H.
Redi
,
D.
Roberts
,
J.
Rogers
,
R.
Rossmassler
,
A. L.
Roquemore
,
E.
Ruskov
,
S. A.
Sabbagh
,
M.
Sasao
,
G.
Schilling
,
J.
Schivell
,
G. L.
Schmidt
,
S. D.
Scott
,
R.
Sissingh
,
C. H.
Skinner
,
J. A.
Snipes
,
J.
Stevens
,
T.
Stevenson
,
B. C.
Stratton
,
E.
Synakowski
,
W.
Tang
,
G.
Taylor
,
J. L.
Terry
,
M. E.
Thompson
,
M.
Tuszewski
,
C.
Vannoy
,
A.
von Halle
,
S.
von Goeler
,
D.
Voorhees
,
R. T.
Walters
,
R.
Wieland
,
J. B.
Wilgen
,
M.
Williams
,
J. R.
Wilson
,
K. L.
Wong
,
G. A.
Wurden
,
M.
Yamada
,
K. M.
Young
,
M. C.
Zarnstorff
, and
S. J.
Zweben
,
Phys. Rev. Lett.
72
,
3526
(
1994
).
2.
S.
Cauffman
and
R.
Majeski
,
Bull. Am. Phys. Soc.
39
,
1675
(
1994
).
3.
S.
Cauffman
and
R.
Majeski
,
Rev. Sci. Instrum.
66
,
817
(
1995
).
4.
R. O.
Dendy
,
K. G.
McClements
,
C. N.
Lashmore-Davies
,
R.
Majeski
, and
S.
Cauffman
,
Phys. Plasmas
1
,
3407
(
1994
).
5.
G. J. Greene and the TFTR Team, in Proceedings of the 17th European Conference on Controlled Fusion and Plasma Heating, Amsterdam, Netherlands, 1990, edited by G. Briffod, A. Nijsen-Vis, and F. C. Schüller (European Physical Society, Petit-Lancy, Switzerland, 1990), Part IV, Vol. 14B, p. 1540.
6.
D. K.
Bhadra
,
S. C.
Chiu
,
D.
Buchenauer
, and
D.
Hwang
,
Nucl. Fusion
26
,
201
(
1986
).
7.
Y.
Chen
,
M.
Ono
,
H.
Hermann
, and
R.
Cesario
,
Bull. Am. Phys. Soc.
38
,
2094
(
1993
).
8.
G. A.
Cottrell
,
V. P.
Bhatnagar
,
O.
da Costa
,
R. O.
Dendy
,
J.
Jacquinot
,
K. G.
McClements
,
D. C.
McCune
,
M. F. F.
Nave
,
P.
Smeulders
, and
D. F. H.
Start
,
Nucl. Fusion
33
,
1365
(
1993
).
9.
K. G.
McClements
and
R. O.
Dendy
,
J. Geophys. Res.
98
,
11
689
(
1993
).
10.
R. O.
Dendy
and
K. G.
McClements
,
J. Geophys. Res.
98
,
15
531
(
1993
).
11.
K. G.
McClements
,
R. O.
Dendy
, and
C. N.
Lashmore-Davies
,
J. Geophys. Res.
99
,
23
685
(
1994
).
12.
V. S.
Belikov
and
Ya. I.
Kolesnichenko
,
Sov. Phys. Tech. Phys.
20
,
1146
(
1976
).
13.
R. O.
Dendy
,
C. N.
Lashmore-Davies
, and
K. F.
Kam
,
Phys. Fluids B
4
,
3996
(
1992
).
14.
R. O.
Dendy
,
C. N.
Lashmore-Davies
, and
K. F.
Kam
,
Phys. Fluids B
5
,
1937
(
1993
).
15.
R. O.
Dendy
,
C. N.
Lashmore-Davies
,
K. G.
McClements
, and
G. A.
Cottrell
,
Phys. Plasmas
1
,
1918
(
1994
).
16.
K. R.
Chen
,
W.
Horton
, and
J. W.
Van Dam
,
Phys. Plasmas
1
,
1195
(
1994
).
17.
B.
Coppi
,
Phys. Lett. A
172
,
439
(
1993
).
18.
N. N.
Gorelenkov
and
C. Z.
Cheng
,
Phys. Plasmas
2
,
1961
(
1995
).
19.
T. E.
Stringer
,
Plasma Phys.
16
,
651
(
1974
).
20.
V. S. Belikov, Ya. I. Kolesnichenko, and A. D. Fursa, in Plasma Physics and Controlled Nuclear Fusion Research 1978 (International Atomic Energy Agency, Vienna, 1979), Vol. I, p. 561.
21.
R. V.
Budny
,
M. G.
Bell
,
H.
Biglari
,
M.
Bitter
,
C. E.
Bush
,
C. Z.
Cheng
,
E. D.
Fredrickson
,
B.
Grek
,
K. W.
Hill
,
H.
Hsuan
,
A. C.
Janos
,
D. L.
Jassby
,
D. W.
Johnson
,
L. C.
Johnson
,
B.
LeBlanc
,
D. C.
McCune
,
D. R.
Mikkelsen
,
H. K.
Park
,
A. T.
Ramsey
,
S. A.
Sabbagh
,
S. D.
Scott
,
J. F.
Schivell
,
J. D.
Strachan
,
B. C.
Stratton
,
E. J.
Synakowski
,
G.
Taylor
,
M. C.
Zarnstorff
, and
S. J.
Zweben
,
Nucl. Fusion
32
,
429
(
1992
).
22.
W. G. F.
Core
and
G. A.
Cottrell
,
Nucl. Fusion
32
,
1637
(
1992
).
23.
D. J. Sigmar, in Proceedings of the Varenna Course on Physics of Plasmas Close to Thermonuclear Conditions, Varenna, 1979 (Commission of the European Communities, Brussels, 1980), Vol. I, p. 271.
24.
Ya. I.
Kolesnichenko
,
Sov. J. Plasma Phys.
6
,
531
(
1980
).
25.
J. G.
Cordey
,
R. J.
Goldston
, and
D. R.
Mikkelsen
,
Nucl. Fusion
21
,
581
(
1981
).
26.
J. A.
Rome
,
D. G.
McAlees
,
J. D.
Callen
, and
R. H.
Fowler
,
Nucl. Fusion
16
,
55
(
1976
).
27.
T. H. Stix, Waves in Plasmas (American Institute of Physics, New York, 1992), p. 324.
28.
B. A. Trubnikov, in Reviews of Plasma Physics (Consultants Bureau, New York, 1965), Vol. I, p. 105.
29.
S. Cauffman, R. Majeski, the TFTR Group, G. A. Cottrell, R. O. Dendy, C. N. Lashmore-Davies, and K. G. McClements, in Proceedings of the 22nd European Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics, Bournemouth, UK, 1995, edited by B. Keen, P. E. Stott, and J. Winter (European Physical Society, Petit-Lancy, Switzerland, 1995), Part II, Vol. 19C, p. 405.
30.
K. M.
McGuire
,
H.
Adler
,
P.
Alling
,
C.
Ancher
,
H.
Anderson
,
J. L.
Anderson
,
J. W.
Anderson
,
V.
Arunasalam
,
G.
Ascione
,
D.
Ashcroft
,
Cris W.
Barnes
,
G.
Barnes
,
S.
Batha
,
G.
Bateman
,
M.
Beer
,
M. G.
Bell
,
R.
Bell
,
M.
Bitter
,
W.
Blanchard
,
N. L.
Bretz
,
C.
Brunkhorst
R.
Budny
,
C. E.
Bush
,
R.
Camp
,
M.
Caorlin
,
H.
Carnevale
,
S.
Cauffman
,
Z.
Chang
,
C. S.
Chang
,
C. Z.
Cheng
,
J.
Chrzanowski
,
J.
Collins
,
G.
Coward
,
M.
Cropper
,
D. S.
Darrow
,
R.
Daugert
,
J.
DeLooper
,
R.
Dendy
,
W.
Dorland
,
L.
Dudek
,
H.
Duong
,
R.
Durst
,
P. C.
Efthimion
,
D.
Ernst
,
H.
Evenson
,
N.
Fisch
,
R.
Fisher
,
R. J.
Fonck
,
E.
Fredd
,
E.
Fredrickson
,
N.
Fromm
,
G. Y.
Fu
,
T.
Fujita
,
H. P.
Furth
,
V.
Garzotto
C.
Gentile
,
J.
Gilbert
,
J.
Gioia
,
N.
Gorelenkov
,
B.
Grek
,
L. R.
Grisham
,
G.
Hammett
,
G. R.
Hanson
,
R. J.
Hawryluk
,
W.
Heidbrink
,
H. W.
Herrmann
,
K. W.
Hill
,
J.
Hosea
,
H.
Hsuan
,
M.
Hughes
,
R.
Hulse
,
A.
Janos
,
D. L.
Jassby
,
F. C.
Jobes
,
D. W.
Johnson
,
L. C.
Johnson
,
M.
Kalish
,
J.
Kamperschroer
,
J.
Kesner
,
H.
Kugel
,
J.
Labik
,
N. T.
Lam
,
P. H.
LaMarche
,
E.
Lawson
,
B.
LeBlanc
,
J.
Levine
,
F. M.
Levinton
,
D.
Loesser
,
D.
Long
,
M. J.
Loughlin
,
J.
Machuzak
,
R.
Majeski
,
D. K.
Mansfield
,
E. S.
Marmar
,
R.
Marsala
,
A.
Martin
,
G.
Martin
,
E.
Mazzucato
,
M.
Mauel
,
M. P.
McCarthy
,
J.
McChesney
,
B.
McCormack
,
D. C.
McCune
,
G.
McKee
,
D. M.
Meade
,
S. S.
Medley
,
D. R.
Mikkelsen
,
S. V.
Mirnov
,
D.
Mueller
,
M.
Murakami
,
J. A.
Murphy
,
A.
Nagy
,
G. A.
Navratil
,
R.
Nazikian
,
R.
Newman
,
T. M.
Norris
,
T.
O’Connor
,
M.
Oldaker
,
J.
Ongena
,
M.
Osakabe
,
D. K.
Owens
,
H.
Park
,
W.
Park
,
P.
Parks
,
S. F.
Paul
,
G.
Pearson
,
E.
Perry
,
R.
Persing
,
M.
Petrov
,
C. K.
Phillips
,
M.
Phillips
,
S.
Pitcher
,
R.
Pysher
,
A. L.
Qualls
,
S.
Raftopoulos
,
S.
Ramakrishnan
,
A.
Ramsey
,
D. A.
Rasmussen
,
M. H.
Redi
,
G.
Renda
,
G.
Rewoldt
,
D.
Roberts
,
J.
Rogers
,
R.
Rossmassler
,
A. L.
Roquemore
,
E.
Ruskov
,
S. A.
Sabbagh
,
M.
Sasao
,
G.
Schilling
,
J.
Schivell
,
G. L.
Schmidt
,
R.
Scillia
,
S. D.
Scott
,
I.
Semenov
,
T.
Senko
,
S.
Sesnic
,
R.
Sissingh
,
C. H.
Skinner
,
J. A.
Snipes
,
J.
Stevens
,
J.
Stencel
,
T.
Stevenson
,
B. C.
Stratton
,
J. D.
Strachan
,
W.
Stodiek
,
J.
Swanson
,
E.
Synakowski
,
H.
Takahashi
,
W.
Tang
,
G.
Taylor
,
J.
Terry
,
M. E.
Thompson
,
W.
Tighe
,
J. R.
Timberlake
,
K.
Tobita
,
H. H.
Towner
,
M.
Tuszewski
,
A.
von Halle
,
C.
Vannoy
,
M.
Viola
,
S.
von Goeler
,
D.
Voorhees
,
R. T.
Walters
,
R.
Wester
,
R.
White
,
R.
Wieland
,
J. B.
Wilgen
,
M.
Williams
,
J. R.
Wilson
,
J.
Winston
,
K.
Wright
,
K. L.
Wong
,
P.
Woskov
,
G. A.
Wurden
,
M.
Yamada
,
S.
Yoshikawa
,
K. M.
Young
,
M. C.
Zarnstorff
,
V.
Zavereev
, and
S. J.
Zweben
,
Phys. Plasmas
2
,
2176
(
1995
).
31.
C. N.
Lashmore-Davies
,
R. O.
Dendy
, and
K. F.
Kam
,
Plasma Phys. Controlled Fusion
35
,
1529
(
1993
);
C. N.
Lashmore-Davies
,
R. O.
Dendy
, and
K. F.
Kam
,
36
,
581
(
1994
).,
Plasma Phys. Controlled Fusion
32.
R. C.
Davidson
and
J. M.
Ogden
,
Phys. Fluids
18
,
1045
(
1975
).
33.
N. A. Krall and A. W. Trivelpiece, Principles of Plasma Physics (San Francisco Press, San Francisco, CA, 1973), p. 405.
This content is only available via PDF.
You do not currently have access to this content.