Abstract
We describe a new technique for the effcient generation of high-energy ions with electromagnetic ion cyclotron waves in multi-ion plasmas. The discussed 'three-ion' scenarios are especially suited for strong wave absorption by a very low number of resonant ions. To observe this effect, the plasma composition has to be properly adjusted, as prescribed by theory. We demonstrate the potential of the method on the world-largest plasma magnetic confinement device, JET (Joint European Torus, Culham, UK), and the high-magnetic-field tokamak Alcator C-Mod (Cambridge, USA). The obtained results demonstrate effcient acceleration of 3He ions to high energies in dedicated hydrogen-deuterium mixtures. Simultaneously, effective plasma heating is observed, as a result of the slowing-down of the fast 3He ions. The developed technique is not only limited to laboratory plasmas, but can also be applied to explain observations of energetic ions in space-plasma environments, in particular, 3He-rich solar flares.
| Original language | English |
|---|---|
| Pages (from-to) | 973-978 |
| Number of pages | 6 |
| Journal | Nature Physics |
| Volume | 13 |
| Issue number | 10 |
| DOIs | |
| State | Published - Oct 4 2017 |
Funding
973 978 10.1038/nphys4167 EN Ye. O. Kazakov Laboratory for Plasma Physics, LPP-ERM/KMS, TEC Partner, 1000 Brussels, Belgium J. Ongena Laboratory for Plasma Physics, LPP-ERM/KMS, TEC Partner, 1000 Brussels, Belgium J. C. Wright Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA S. J. Wukitch Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA E. Lerche Laboratory for Plasma Physics, LPP-ERM/KMS, TEC Partner, 1000 Brussels, Belgium Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK M. J. Mantsinen Barcelona Supercomputing Center (BSC), 08034 Barcelona, Spain ICREA, Pg. Lluis Companys 23, 08010 Barcelona, Spain D. Van Eester Laboratory for Plasma Physics, LPP-ERM/KMS, TEC Partner, 1000 Brussels, Belgium T. Craciunescu National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics, 077126 Bucharest, Romania V. G. Kiptily Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK Y. Lin Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA M. Nocente Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy Istituto di Fisica del Plasma, CNR, 20125 Milan, Italy F. Nabais Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, IST, Universdade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal M. F. F. Nave Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, IST, Universdade de Lisboa, 1049-001 Lisboa, Portugal Y. Baranov Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK J. Bielecki Institute of Nuclear Physics, Polish Academy of Sciences, 31-342 Krakow, Poland R. Bilato Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, 85748 Garching, Germany V. Bobkov Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, 85748 Garching, Germany K. Crombé Laboratory for Plasma Physics, LPP-ERM/KMS, TEC Partner, 1000 Brussels, Belgium Department of Applied Physics, Ghent University, 9000 Gent, Belgium A. Czarnecka Institute of Plasma Physics and Laser Microfusion, 01-497 Warsaw, Poland J. M. Faustin EPFL, Swiss Plasma Center (SPC), 1015 Lausanne, Switzerland R. Felton Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK M. Fitzgerald Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK D. Gallart Barcelona Supercomputing Center (BSC), 08034 Barcelona, Spain L. Giacomelli Istituto di Fisica del Plasma, CNR, 20125 Milan, Italy T. Golfinopoulos Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA A. E. Hubbard Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA Ph. Jacquet Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK T. Johnson KTH Royal Institute of Technology, 114 28 Stockholm, Sweden M. Lennholm European Commission, 1049 Brussels, Belgium JET Exploitation Unit, Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK T. Loarer CEA, IRFM, 13108 Saint-Paul-Lez-Durance, France M. Porkolab Plasma Science and Fusion Center, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA S. E. Sharapov Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK D. Valcarcel Culham Centre for Fusion Energy (CCFE), Culham Science Centre, Abingdon OX14 3DB, UK M. Van Schoor Laboratory for Plasma Physics, LPP-ERM/KMS, TEC Partner, 1000 Brussels, Belgium H. Weisen EPFL, Swiss Plasma Center (SPC), 1015 Lausanne, Switzerland The Alcator C-Mod Team JET Contributors The Alcator C-Mod Team E. S. Marmar S. G. Baek H. Barnard P. Bonoli D. Brunner J. Candy J. Canik R. M. Churchill I. Cziegler G. Dekow L. Delgado-Aparicio A. Diallo E. Edlund P. Ennever I. Faust C. Fiore Chi Gao T. Golfinopoulos M. Greenwald Z. S. Hartwig C. Holland A. E. Hubbard J. W. Hughes I. H. Hutchinson J. Irby B. LaBombard Yijun Lin B. Lipschultz A. Loarte R. Mumgaard R. R. Parker M. Porkolab M. L. Reinke J. E. Rice S. Scott S. Shiraiwa P. Snyder B. Sorbom D. Terry J. L. Terry C. Theiler R. Vieira J. R. Walk G. M. Wallace A. White D. Whyte S. M. Wolfe G. M. Wright J. Wright S. J. Wukitch P. Xu JET Contributors S. Abduallev M. Abhangi P. Abreu M. Afzal K. M. Aggarwal T. Ahlgren J. H. Ahn L. Aho-Mantila N. Aiba M. Airila R. Albanese V. Aldred D. Alegre E. Alessi P. Aleynikov A. Alfier A. Alkseev M. Allinson B. Alper E. Alves G. Ambrosino R. Ambrosino L. Amicucci V. Amosov E. Andersson Sundén M. Angelone M. Anghel C. Angioni L. Appel C. Appelbee P. Arena M. Ariola H. Arnichand S. Arshad A. Ash N. Ashikawa V. Aslanyan O. Asunta F. Auriemma Y. Austin L. Avotina M. D. Axton C. Ayres M. Bacharis A. Baciero D. Baião S. Bailey A. Baker I. Balboa M. Balden N. Balshaw R. Bament J. W. Banks Y. F. Baranov M. A. Barnard D. Barnes M. Barnes R. Barnsley A. Baron Wiechec L. Barrera Orte M. Baruzzo V. Basiuk M. Bassan R. Bastow A. Batista P. Batistoni R. Baughan B. Bauvir L. Baylor B. Bazylev J. Beal P. S. Beaumont M. Beckers B. Beckett A. Becoulet N. Bekris M. Beldishevski K. Bell F. Belli M. Bellinger É. Belonohy N. Ben Ayed N. A. Benterman H. Bergsåker J. Bernardo M. Bernert M. Berry L. Bertalot C. Besliu M. Beurskens B. Bieg J. Bielecki T. Biewer M. Bigi P. Bílková F. Binda A. Bisoffi J. P. S. Bizarro C. Björkas J. Blackburn K. Blackman T. R. Blackman P. Blanchard P. Blatchford V. Bobkov A. Boboc G. Bodnár O. Bogar I. Bolshakova T. Bolzonella N. Bonanomi F. Bonelli J. Boom J. Booth D. Borba D. Borodin I. Borodkina A. Botrugno C. Bottereau P. Boulting C. Bourdelle M. Bowden C. Bower C. Bowman T. Boyce C. Boyd H. J. Boyer J. M. A. Bradshaw V. Braic R. Bravanec B. Breizman S. Bremond P. D. Brennan S. Breton A. Brett S. Brezinsek M. D. J. Bright M. Brix W. Broeckx M. Brombin A. Brosławski D. P. D. Brown M. Brown E. Bruno J. Bucalossi J. Buch J. Buchanan M. A. Buckley R. Budny H. Bufferand M. Bulman N. Bulmer P. Bunting P. Buratti A. Burckhart A. Buscarino A. Busse N. K. Butler I. Bykov J. Byrne P. Cahyna G. Calabrò I. Calvo Y. Camenen P. Camp D. C. Campling J. Cane B. Cannas A. J. Capel P. J. Card A. Cardinali P. Carman M. Carr D. Carralero L. Carraro B. B. Carvalho I. Carvalho P. Carvalho F. J. Casson C. Castaldo N. Catarino J. Caumont F. Causa R. Cavazzana K. Cave-Ayland M. Cavinato M. Cecconello S. Ceccuzzi E. Cecil A. Cenedese R. Cesario C. D. Challis M. Chandler D. Chandra C. S. Chang A. Chankin I. T. Chapman S. C. Chapman M. Chernyshova G. Chitarin G. Ciraolo D. Ciric J. Citrin F. Clairet E. Clark M. Clark R. Clarkson D. Clatworthy C. Clements M. Cleverly J. P. Coad P. A. Coates A. Cobalt V. Coccorese V. Cocilovo S. Coda R. Coelho J. W. Coenen I. Coffey L. Colas S. Collins D. Conka S. Conroy N. Conway D. Coombs D. Cooper S. R. Cooper C. Corradino Y. Corre G. Corrigan S. Cortes D. Coster A. S. Couchman M. P. Cox T. Craciunescu S. Cramp R. Craven F. Crisanti G. Croci D. Croft K. Crombé R. Crowe N. Cruz G. Cseh A. Cufar A. Cullen M. Curuia A. Czarnecka H. Dabirikhah P. Dalgliesh S. Dalley J. Dankowski D. Darrow O. Davies W. Davis C. Day I. E. Day M. De Bock A. de Castro E. de la Cal E. de la Luna G. De Masi J. L. de Pablos G. De Temmerman G. De Tommasi P. de Vries K. Deakin J. Deane F. Degli Agostini R. Dejarnac E. Delabie N. den Harder R. O. Dendy J. Denis P. Denner S. Devaux P. Devynck F. Di Maio A. Di Siena C. Di Troia P. Dinca R. D’Inca B. Ding T. Dittmar H. Doerk R. P. Doerner T. Donné S. E. Dorling S. Dormido-Canto S. Doswon D. Douai P. T. Doyle A. Drenik P. Drewelow P. Drews Ph. Duckworth R. Dumont P. Dumortier D. Dunai M. Dunne I. Ďuran F. Durodié P. Dutta B. P. Duval R. Dux K. Dylst N. Dzysiuk P. V. Edappala J. Edmond A. M. Edwards J. Edwards Th. Eich A. Ekedahl R. El-Jorf C. G. Elsmore M. Enachescu G. Ericsson F. Eriksson J. Eriksson L. G. Eriksson B. Esposito S. Esquembri H. G. Esser D. Esteve B. Evans G. E. Evans G. Evison G. D. Ewart D. Fagan M. Faitsch D. Falie A. Fanni A. Fasoli J. M. Faustin N. Fawlk L. Fazendeiro N. Fedorczak R. C. Felton K. Fenton A. Fernades H. Fernandes J. Ferreira J. A. Fessey O. Février O. Ficker A. Field S. Fietz A. Figueiredo J. Figueiredo A. Fil P. Finburg M. Firdaouss U. Fischer L. Fittill M. Fitzgerald D. Flammini J. Flanagan C. Fleming K. Flinders N. Fonnesu J. M. Fontdecaba A. Formisano L. Forsythe L. Fortuna E. Fortuna-Zalesna M. Fortune S. Foster T. Franke T. Franklin M. Frasca L. Frassinetti M. Freisinger R. Fresa D. Frigione V. Fuchs D. Fuller S. Futatani J. Fyvie K. Gál D. Galassi K. Gałązka J. Galdon-Quiroga J. Gallagher D. Gallart R. Galvão X. Gao Y. Gao J. Garcia A. Garcia-Carrasco M. García-Muñoz J.-L. Gardarein L. Garzotti P. Gaudio E. Gauthier D. F. Gear S. J. Gee B. Geiger M. Gelfusa S. Gerasimov G. Gervasini M. Gethins Z. Ghani M. Ghate M. Gherendi J. C. Giacalone L. Giacomelli C. S. Gibson T. Giegerich C. Gil L. Gil S. Gilligan D. Gin E. Giovannozzi J. B. Girardo C. Giroud G. Giruzzi S. Glöggler J. Godwin J. Goff P. Gohil V. Goloborod’ko R. Gomes B. Gonçalves M. Goniche M. Goodliffe A. Goodyear G. Gorini M. Gosk R. Goulding A. Goussarov R. Gowland B. Graham M. E. Graham J. P. Graves N. Grazier P. Grazier N. R. Green H. Greuner B. Grierson F. S. Griph C. Grisolia D. Grist M. Groth R. Grove C. N. Grundy J. Grzonka D. Guard C. Guérard C. Guillemaut R. Guirlet C. Gurl H. H. Utoh L. J. Hackett S. Hacquin A. Hagar R. Hager A. Hakola M. Halitovs S. J. Hall S.P. Hallworth Cook C. Hamlyn-Harris K. Hammond C. Harrington J. Harrison D. Harting F. Hasenbeck Y. Hatano D. R. Hatch T. D. V. Haupt J. Hawes N. C. Hawkes J. Hawkins P. Hawkins P. W. Haydon N. Hayter S. Hazel P. J. L. Heesterman K. Heinola C. Hellesen T. Hellsten W. Helou O. N. Hemming T. C. Hender M. Henderson S. S. Henderson R. Henriques D. Hepple G. Hermon P. Hertout C. Hidalgo E. G. Highcock M. Hill J. Hillairet J. Hillesheim D. Hillis K. Hizanidis A. Hjalmarsson J. Hobirk E. Hodille C. H. A. Hogben G. M. D. Hogeweij A. Hollingsworth S. Hollis D. A. Homfray J. Horáček G. Hornung A. R. Horton L. D. Horton L. Horvath S. P. Hotchin M. R. Hough P. J. Howarth A. Hubbard A. Huber V. Huber T. M. Huddleston M. Hughes G. T. A. Huijsmans C. L. Hunter P. Huynh A. M. Hynes D. Iglesias N. Imazawa F. Imbeaux M. Imríšek M. Incelli P. Innocente M. Irishkin I. Ivanova-Stanik S. Jachmich A. S. Jacobsen P. Jacquet J. Jansons A. Jardin A. Järvinen F. Jaulmes S. Jednoróg I. Jenkins C. Jeong I. Jepu E. Joffrin R. Johnson T. Johnson Jane Johnston L. Joita G. Jones T. T. C. Jones K. K. Hoshino A. Kallenbach K. Kamiya J. Kaniewski A. Kantor A. Kappatou J. Karhunen D. Karkinsky I. Karnowska M. Kaufman G. Kaveney Y. Kazakov V. Kazantzidis D. L. Keeling T. Keenan J. Keep M. Kempenaars C. Kennedy D. Kenny J. Kent O. N. Kent E. Khilkevich H. T. Kim H. S. Kim A. Kinch C. king D. King R. F. King D. J. Kinna V. Kiptily A. Kirk K. Kirov A. Kirschner G. Kizane C. Klepper A. Klix P. Knight S. J. Knipe S. Knott T. Kobuchi F. Köchl G. Kocsis I. Kodeli L. Kogan D. Kogut S. Koivuranta Y. Kominis M. Köppen B. Kos T. Koskela H. R. Koslowski M. Koubiti M. Kovari E. Kowalska-Strzęciwilk A. Krasilnikov V. Krasilnikov N. Krawczyk M. Kresina K. Krieger A. Krivska U. Kruezi I. Książek A. Kukushkin A. Kundu T. Kurki-Suonio S. Kwak R. Kwiatkowski O. J. Kwon L. Laguardia A. Lahtinen A. Laing N. Lam H. T. Lambertz C. Lane P. T. Lang S. Lanthaler J. Lapins A. Lasa J. R. Last E. Łaszyńska R. Lawless A. Lawson K. D. Lawson A. Lazaros E. Lazzaro J. Leddy S. Lee X. Lefebvre H. J. Leggate J. Lehmann M. Lehnen D. Leichtle P. Leichuer F. Leipold I. Lengar M. Lennholm E. Lerche A. Lescinskis S. Lesnoj E. Letellier M. Leyland W. Leysen L. Li Y. Liang J. Likonen J. Linke Ch. Linsmeier B. Lipschultz X. Litaudon G. Liu Y. Liu V. P. Lo Schiavo T. Loarer A. Loarte R. C. Lobel B. Lomanowski P. J. Lomas J. Lönnroth J. M. López J. López-Razola R. Lorenzini U. Losada J. J. Lovell A. B. Loving C. Lowry T. Luce R. M. A. Lucock A. Lukin C. Luna M. Lungaroni C. P. Lungu M. Lungu A. Lunniss I. Lupelli A. Lyssoivan N. Macdonald P. Macheta K. Maczewa B. Magesh P. Maget C. Maggi H. Maier J. Mailloux T. Makkonen R. Makwana A. Malaquias A. Malizia P. Manas A. Manning M. E. Manso P. Mantica M. Mantsinen A. Manzanares Ph. Maquet Y. Marandet N. Marcenko C. Marchetto O. Marchuk M. Marinelli M. Marinucci T. Markovič D. Marocco L. Marot C. A. Marren R. Marshal A. Martin Y. Martin A. Martín de Aguilera F. J. Martínez J. R. Martín-Solís Y. Martynova S. Maruyama A. Masiello M. Maslov S. Matejcik M. Mattei G. F. Matthews F. Maviglia M. Mayer M. L. Mayoral T. May-Smith D. Mazon C. Mazzotta R. McAdams P. J. McCarthy K. G. McClements O. McCormack P. A. McCullen D. McDonald S. McIntosh R. McKean J. McKehon R. C. Meadows A. Meakins F. Medina M. Medland S. Medley S. Meigh A. G. Meigs G. Meisl S. Meitner L. Meneses S. Menmuir K. Mergia I. R. Merrigan Ph. Mertens S. Meshchaninov A. Messiaen H. Meyer S. Mianowski R. Michling D. Middleton-Gear J. Miettunen F. Militello E. Militello-Asp G. Miloshevsky F. Mink S. Minucci Y. Miyoshi J. Mlynář D. Molina I. Monakhov M. Moneti R. Mooney S. Moradi S. Mordijck L. Moreira R. Moreno F. Moro A. W. Morris J. Morris L. Moser S. Mosher D. Moulton A. Murari A. Muraro S. Murphy N. N. Asakura Y. S. Na F. Nabais R. Naish T. Nakano E. Nardon V. Naulin M. F. F. Nave I. Nedzelski G. Nemtsev F. Nespoli A. Neto R. Neu V. S. Neverov M. Newman K. J. Nicholls T. Nicolas A. H. Nielsen P. Nielsen E. Nilsson D. Nishijima C. Noble M. Nocente D. Nodwell K. Nordlund H. Nordman R. Nouailletas I. Nunes M. Oberkofler T. Odupitan M. T. Ogawa T. O’Gorman M. Okabayashi R. Olney O. Omolayo M. O’Mullane J. Ongena F. Orsitto J. Orszagh B. I. Oswuigwe R. Otin A. Owen R. Paccagnella N. Pace D. Pacella L. W. Packer A. Page E. Pajuste S. Palazzo S. Pamela S. Panja P. Papp R. Paprok V. Parail M. Park F. Parra Diaz M. Parsons R. Pasqualotto A. Patel S. Pathak D. Paton H. Patten A. Pau E. Pawelec C. Paz Soldan A. Peackoc I. J. Pearson S.-P. Pehkonen E. Peluso C. Penot A. Pereira R. Pereira P.P. Pereira Puglia C. Perez von Thun S. Peruzzo S. Peschanyi M. Peterka P. Petersson G. Petravich A. Petre N. Petrella V. Petržilka Y. Peysson D. Pfefferlé V. Philipps M. Pillon G. Pintsuk P. Piovesan A. Pires dos Reis L. Piron A. Pironti Pisano R. Pitts F. Pizzo V. Plyusnin N. Pomaro O. G. Pompilian P. J. Pool S. Popovichev M. T. Porfiri C. Porosnicu M. Porton G. Possnert S. Potzel T. Powell J. Pozzi V. Prajapati R. Prakash G. Prestopino D. Price M. Price R. Price P. Prior R. Proudfoot G. Pucella P. Puglia M. E. Puiatti D. Pulley K. Purahoo Th. Pütterich E. Rachlew M. Rack R. Ragona M. S. J. Rainford A. Rakha G. Ramogida S. Ranjan C. J. Rapson J. J. Rasmussen K. Rathod G. Rattá S. Ratynskaia G. Ravera C. Rayner M. Rebai D. Reece A. Reed D. Réfy B. Regan J. Regaña M. Reich N. Reid F. Reimold M. Reinhart M. Reinke D. Reiser D. Rendell C. Reux S. D. A. Reyes Cortes S. Reynolds V. Riccardo N. Richardson K. Riddle D. Rigamonti F. G. Rimini J. Risner M. Riva C. Roach R. J. Robins S. A. Robinson T. Robinson D. W. Robson R. Roccella R. Rodionov P. Rodrigues J. Rodriguez V. Rohde F. Romanelli M. Romanelli S. Romanelli J. Romazanov S. Rowe M. Rubel G. Rubinacci G. Rubino L. Ruchko M. Ruiz C. Ruset J. Rzadkiewicz S. Saarelma R. Sabot E. Safi P. Sagar G. Saibene F. Saint-Laurent M. Salewski A. Salmi R. Salmon F. Salzedas D. Samaddar U. Samm D. Sandiford P. Santa M. I. K. Santala B. Santos A. Santucci F. Sartori R. Sartori O. Sauter R. Scannell T. Schlummer K. Schmid V. Schmidt S. Schmuck M. Schneider K. Schöpf D. Schwörer S. D. Scott G. Sergienko M. Sertoli A. Shabbir S. E. Sharapov A. Shaw R. Shaw H. Sheikh A. Shepherd A. Shevelev A. Shumack G. Sias M. Sibbald B. Sieglin S. Silburn A. Silva C. Silva P. A. Simmons J. Simpson J. Simpson-Hutchinson A. Sinha S. K. Sipilä A. C. C. Sips P. Sirén A. Sirinelli H. Sjöstrand M. Skiba R. Skilton K. Slabkowska B. Slade N. Smith P. G. Smith R. Smith T. J. Smith M. Smithies L. Snoj S. Soare E. R. Solano A. Somers C. Sommariva P. Sonato A. Sopplesa J. Sousa C. Sozzi S. Spagnolo T. Spelzini F. Spineanu G. Stables I. Stamatelatos M. F. Stamp P. Staniec G. Stankūnas C. Stan-Sion M. J. Stead E. Stefanikova I. Stepanov A. V. Stephen M. Stephen A. Stevens B. D. Stevens J. Strachan P. Strand H. R. Strauss P. Ström G. Stubbs W. Studholme F. Subba H. P. Summers J. Svensson Ł. Świderski T. Szabolics M. Szawlowski G. Szepesi T. T. Suzuki B. Tál T. Tala A. R. Talbot S. Talebzadeh C. Taliercio P. Tamain C. Tame W. Tang M. Tardocchi L. Taroni D. Taylor K. A. Taylor D. Tegnered G. Telesca N. Teplova D. Terranova D. Testa E. Tholerus J. Thomas J. D. Thomas P. Thomas A. Thompson C.-A. Thompson V. K. Thompson L. Thorne A. Thornton A. S. Thrysøe P. A. Tigwell N. Tipton I. Tiseanu H. Tojo M. Tokitani P. Tolias M. Tomeš P. Tonner M. Towndrow P. Trimble M. Tripsky M. Tsalas P. Tsavalas D. Tskhakaya jun I. Turner M. M. Turner M. Turnyanskiy G. Tvalashvili S. G. J. Tyrrell A. Uccello Z. Ul-Abidin J. Uljanovs D. Ulyatt H. Urano I. Uytdenhouwen A. P. Vadgama D. Valcarcel M. Valentinuzzi M. Valisa P. Vallejos Olivares M. Valovic M. Van De Mortel D. Van Eester W. Van Renterghem G. J. van Rooij J. Varje S. Varoutis S. Vartanian K. Vasava T. Vasilopoulou J. Vega G. Verdoolaege R. Verhoeven C. Verona G. Verona Rinati E. Veshchev N. Vianello J. Vicente E. Viezzer S. Villari F. Villone P. Vincenzi I. Vinyar B. Viola A. Vitins Z. Vizvary M. Vlad I. Voitsekhovitch P. Vondráček N. Vora T. Vu W. W. Pires de Sa B. Wakeling C. W. F. Waldon N. Walkden M. Walker R. Walker M. Walsh E. Wang N. Wang S. Warder R. J. Warren J. Waterhouse N. W. Watkins C. Watts T. Wauters A. Weckmann J. Weiland H. Weisen M. Weiszflog C. Wellstood A. T. West M. R. Wheatley S. Whetham A. M. Whitehead B. D. Whitehead A. M. Widdowson S. Wiesen J. Wilkinson J. Williams M. Williams A. R. Wilson D. J. Wilson H. R. Wilson J. Wilson M. Wischmeier G. Withenshaw A. Withycombe D. M. Witts D. Wood R. Wood C. Woodley S. Wray J. Wright J. C. Wright J. Wu S. Wukitch A. Wynn T. Xu D. Yadikin W. Yanling L. Yao V. Yavorskij M. G. Yoo C. Young D. Young I. D. Young R. Young J. Zacks R. Zagorski F. S. Zaitsev R. Zanino A. Zarins K. D. Zastrow M. Zerbini W. Zhang Y. Zhou E. Zilli V. Zoita S. Zoletnik I. Zychor nphys4167 10.1038/nphys4167 2016 12 19 2017 05 09 2017 June 19 We describe a new technique for the efficient generation of high-energy ions with electromagnetic ion cyclotron waves in multi-ion plasmas. The discussed ‘three-ion’ scenarios are especially suited for strong wave absorption by a very low number of resonant ions. To observe this effect, the plasma composition has to be properly adjusted, as prescribed by theory. We demonstrate the potential of the method on the world-largest plasma magnetic confinement device, JET (Joint European Torus, Culham, UK), and the high-magnetic-field tokamak Alcator C-Mod (Cambridge, USA). The obtained results demonstrate efficient acceleration of 3 He ions to high energies in dedicated hydrogen–deuterium mixtures. Simultaneously, effective plasma heating is observed, as a result of the slowing-down of the fast 3 He ions. The developed technique is not only limited to laboratory plasmas, but can also be applied to explain observations of energetic ions in space-plasma environments, in particular, 3 He-rich solar flares.
