Моделирование отклика рефлектометра на возмущение плазмы ИТЭР альфвеновскими модами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С помощью кодов KINX и VENUS для основного индуктивного и квазистационарного сценариев работы токамака ИТЭР были рассчитаны в потоковых координатах возмущения электронной плотности плазмы и магнитного поля, вызванные альфвеновскими модами. Полученные поля возмущений были переведены в инженерные координаты для расчета распространения пробного электромагнитного излучения рефлектометра с использованием двумерного полноволнового кода TAMIC RτX в реальной геометрии эксперимента. Проведенные расчеты показывают, что для отражения на нижней отсечке необыкновенной волны со стороны сильного магнитного поля в основном индуктивном сценарии относительные возмущения электрического поля отраженного сигнала рефлектометра находятся на пределе либо превышают линейную область работы диагностики. Было установлено, что возмущения сигнала в ряде сценариев в существенной степени обусловлены возмущениями магнитного поля, а не только электронной плотности, что затрудняет дальнейшую интерпретацию данных. Еще одной возможной проблемой является узкая область частот зондирующего излучения, в которой может наблюдаться альфвеновская мода. Помимо моделирования отражения электромагнитных волн от плазмы в работе также анализируется возможность измерения параметров альфвеновских мод при прохождении необыкновенной волны в окне прозрачности плазмы между верхней и нижней отсечками необыкновенной волны (рефрактометрия). Показано, что возмущение фазы на основной частоте составляет от 3 до 60 градусов, что делает невозможным использование для анализа сигнала рефрактометра с амплитудной модуляцией. Использованный подход “синтетической диагностики” может быть использован при моделировании работы рефлектометров в плазменных установках.

Об авторах

Д. А. Шелухин

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: shelukhin_da@nrcki.ru
Россия, Москва

М. Ю. Исаев

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: shelukhin_da@nrcki.ru
Россия, Москва

С. Ю. Медведев

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: shelukhin_da@nrcki.ru
Россия, Москва

В. А. Вершков

НИЦ “Курчатовский институт”

Email: shelukhin_da@nrcki.ru
Россия, Москва

М. И. Михайлов

НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: shelukhin_da@nrcki.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Fasoli A., Gormenzano C., Berk H.L., Breizman B., Briguglio S., Darrow D.S., Gorelenkov N., Heidbrink W.W., Jaun A., Konovalov S.V., Nazikian R., Noterdaeme J.-M., Sharapov S., Shinohara K., Testa D., Tobita K., Todo Y., Vlad G., Zonca F. // Nucl. Fusion. 2007. V. 47. № 6. S264.
  2. Вершков В.А., Солдатов С.В., Шелухин Д.А., Уразбаев А.О. // ПТЭ. 2004. № 2. C. 54.
  3. Lechte C., Conway G.D., Görler T., Tröster-Schmid C. and the ASDEX Upgrade Team // Plasma Phys. Control. Fusion. V. 59. 075006
  4. da Graca S., Conway G.D., Lauber P., Curran D., Igochine V., Classen I., Garcia-Munoz M., Stober J., Van Zeeland M.A., Manso M.E. // Plasma Phys. Contr. Fusion. 2012. V. 54. 095014.
  5. Hacquin S., Alper B., Sharapov S., Borba D., Boswell C., Fessey J., Menesis L., Walsh M. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. 714.
  6. Heidbrink W.W. // Physics of Plasmas. 2008. V. 15. 055501.
  7. Gorelenkov N.N., Van Zeeland M.A., Berk H.L., Cro-ker N.A., Darrow D., Fredrickson E., Fu G.Y., Heid-brink W.W., Menard J., Nazikyan R. // Physics of Plasmas. 2009. V. 16. 056107.
  8. Borba D., Conway G.D., Günter S., Huysmans G.T.A., Klose S., Maraschek M., Mück A., Nunes I., Pinches S.D., Serra F. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2004. V. 46. P. 809.
  9. Crocker N.A., Peebles W.A., Kubota S., Fredrickson E.D., Kaye S.M., LeBlanc B.P., Menard J.E. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. 045002.
  10. Koenies A., Briguglio S., Gorelenkov N., Feher T., Isaev M., Lauber Ph., Mishchenko A., Spong D.A., Todo Y., Coo-per W.A., Hatzky R., Kleiber R., Borchardt M., Vlad G., Biancalani A., Bottino A. and ITPA EP TG. // Nucl. Fusion. 2018. V. 58. 126027.
  11. Isaev M.Y., Leonov V.M., Medvedev S.Y. // Fusion Science and Technology. 2019. V. 75. 218.
  12. Polevoi A.R., Medvedev S.Yu., Mukhovatov V.S., Kukushkin A.S., Murakami Y., Shimada M., Ivanov A.A. // J. Plasma Fusion Res. SERIES. 2002. V. 5. P. 82.
  13. Исаев М.Ю., Медведев С.Ю., Купер Э.А. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 2. С. 1–11.
  14. Betti R., Freidberg J. // Phys. Fluids B. 1992. V. 4. P. 1465.
  15. Пустовитов В.Д., Шафранов В.Д. // Вопросы теории плазмы. Под редакцией Б.Б. Кадомцева. Вып. 15. М. Энергоатомиздат, 1987. С. 146.
  16. Sharapov S.E., Alper B., Fessey J., Hawkes N.C., Young N.P., Nazilian R., Kramer G.J., Borba D.N., Hacquin S., De La Luna E., Pinches S.D., Rapp J., Testa D., and JET-EFDA // Contributors. 2004. V. 93. № 16. P. 165001-1.
  17. Isaev M.Yu., Aleynikov P.B., Konovalov S.V., Medve-dev S.Yu. // 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC-2014), St. Petersburg, Russia, 13–18 October, 2014, TH/P3-39. http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2014/fec2014-preprints/312_THP339.pdf
  18. Van Zeeland M.A., Gorelenkov N.N., Heidbrink W.W., Kramer G.J., Spong D.A., Austin M.E., Fisher R.K., Garcia Munoz M., Gorelenkova M., Luhmann N., Muraka-mi M., Nazikian R., Pace D.C., Park J.M., Tobias B.J., White R.B. // Nucl. Fusion 52(2012)094023.
  19. Heald M.A., Wharton C.B. // Plasma diagnostics with microwaves., New York–London–Sydney, John Wiley & Sons Inc., 1998.
  20. Vershkov V., Manso M., Vayakis G., Sanchez A.J., Wagner D., Walker C., Soldatov S., Kuznetsova L., Zhurav-lev V., Sestroretskii B., ITER Joint Central Team and Russian and EU Home Teams // Diagnostics for Thermonuclear Fusion Reactors 2. New York, Plenum Press, 1998. P. 107.
  21. Krasilnikov A.V., Kaschuck Y.A., Vershkov V.A., Pet-rov A.A., Petrov V.G., Tugarinov S.N. // International Conference on Fusion Reactor Diagnostics, Varenna, Italy September 9–13, 2013.
  22. Delaunay B. // Bulletin de l’Académie des Sciences de l’URSS, Classe des Sciences Mathématiques et Naturelles. 1934. № 6. P. 793–800. https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/griddata.html
  23. Schneller M., Lauber Ph., Briguglio S. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2016. V. 58. P. 014019.
  24. Климов К., Годин А., Перфильев В. Схемы элементарного объема пространства в подмагниченной плазме. Точность + скорость = TAMIC. М.: LA-MBERT Academic Publishing, 2012.
  25. Mazzucato E., Nazikian R. // Rev. Sci. Intrum. 1995. V. 66. № 2. P. 1237.
  26. ITER Project Requirements (PR) // ITER Organization, 2021. P. 1–159.
  27. Soldatov S.V., Bagdasarov A.A., Chistiakov V.V., Dnestrovskii Yu.N., Ivanov N.V., Kakurin A.M., Martynov D.A., Piterskii V.V., Pozniak V.I., Vershkov V.A., Tsaun S.V., Yakovets A.N., Volkov V.V. // Proc. of 24th EPS Conference on Contr. Fus. and Plasma Phys. Berchtesgarden, Germany. 1997. V. 21A. Pt 2. P. 673
  28. Teledyne / SP Devices ADQ 414 Datasheet. 2020, P. 1–32. https://www.spdevices.com/documents/datasheets/19-adq14-datasheet/file

© Д.А. Шелухин, М.Ю. Исаев, С.Ю. Медведев, В.А. Вершков, М.И. Михайлов, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах