We show how the theoretical expressions obtained earlier (Lamalle P 1997 Plasma Phys. Control. Fusion 39 1409) for the nonlocal linear radiofrequency response of tokamak plasmas can be reduced to integrals over position of local expressions akin to the ones familiar in uniform plasma theory. This is only possible in the asymptotic limit of high inhomogeneity along the guiding centre orbits, typical of cyclotron interactions, and introducing an ad hoc simplifying assumption, namely discarding the tangent resonance effects studied in the reference. The present analysis yields results of theoretical and practical interest for the modelling of high-frequency plasma heating: (i) Connection with important former theoretical work is explicitly established; in particular, - The equivalence between the standard guiding centre and the Hamiltonian formalisms becomes evident, as it should. - Within the above assumptions, we demonstrate the equivalence of nonlocal and local formulations, and stress the ability of the latter to also validly incorporate toroidal effects such as particle trapping and radial guiding centre drifts in the plasma rf response. (ii) Emphasis is put on the main qualitative differences between theoretical approaches. Strikingly, in a tokamak with rotational transform, we show that some simplified models of radiofrequency wave propagation allow a nonphysical `nonresonant' contribution to the power absorption, i.e. depending on the real part of the plasma dispersion function in the case of a Maxwellian equilibrium. (iii) We give a very simple (and rigorous) remedy to this problem, allowing straightforward improvement of these models and of the associated wave codes. This remedy should significantly increase the numerical accuracy of the rf power deposition profiles, as well as the accuracy of the global balance between the rf power launched by the antennae and absorbed by the plasma. (iv) Finally, we stress the need for an improvement in the available numerical descriptions of the Landau wave-particle interactions.
我々は、トカマクプラズマの非局所的線形高周波応答に対して以前に得られた理論的表現(Lamalle P 1997 Plasma Phys. Control. Fusion 39 1409)が、一様プラズマ理論でおなじみの局所的表現の位置に関する積分に帰着され得ることを示す。これは、ガイド中心軌道に沿った高い不均一性の漸近極限、すなわちサイクロトロン相互作用に典型的な極限においてのみ可能であり、参考文献で研究された接線共鳴効果を無視するというアドホックな簡略化仮定を導入する。本解析は、高周波プラズマ加熱のモデリングにとって理論的および実用的に興味深い結果をもたらす。(i) 重要な先行理論研究との関連が明確に確立される。特に、標準的なガイド中心形式とハミルトン形式の間の等価性が明らかになる。(ii) 上記の仮定の下で、非局所的定式化と局所的定式化の等価性を実証し、後者がトロイダル効果、例えば粒子捕捉や径方向ガイド中心ドリフトをプラズマRF応答に正しく取り入れる能力を強調する。(iii) 理論的アプローチ間の主な定性的差異に重点が置かれる。顕著なことに、回転変換を持つトカマクにおいて、高周波波動伝播のいくつかの簡略化モデルは、マクスウェル平衡の場合にプラズマ分散関数の実部に依存する非物理的な「非共鳴」パワー吸収への寄与を許す。我々はこの問題に対する非常に簡単で(かつ厳密な)修正策を与え、これによりこれらのモデルおよび関連する波動コードの直接的な改善が可能となる。この修正策は、RFパワー堆積プロファイルの数値精度、ならびにアンテナから放射されプラズマに吸収されるRFパワーの全体的なバランスの精度を大幅に向上させるはずである。(iv) 最後に、ランダウ波動-粒子相互作用の利用可能な数値的記述の改善の必要性を強調する。