Electron cyclotron emission (ECE) diagnostics for ITER serve two key purposes. The diagnostics will measure plasma electron temperature with high spatial and temporal resolution. Additionally, they will be used to detect neoclassical tearing modes (NTMs), a deleterious and nonlinearly unstable mode causing the growth of magnetic 'seed' islands. Interpreting ECE requires anticipation of physical limits including frequency cut-offs and harmonic overlap. In high temperature plasmas, the relativistic shift and broadening of the emission must also be considered to accurately reconstruct the electron temperature spatial profile. Accounting for these effects allows ECE diagnostics to be used for accurate measurement of the equilibrium electron temperature profile, as well as fluctuations about this equilibrium. One such fluctuation is caused by the fast radial transport of heat across rotating magnetic islands. ECE diagnostics can detect this change as an oscillation at the plasma rotation frequency to determine the existence and location of NTMs. This paper presents work on a synthetic diagnostic for ECE. The synthetic diagnostic tests simulated ECE signals, which are inferred from ITER scenarios perturbed by magnetic islands after accounting for all ECE physics. The synthetic diagnostic tests conventional ECE detection algorithms for NTMs in real-time on ITER-recommended hardware. Combined, these two areas of focus help determine design of the ECE system.
ITER用の電子サイクロトロン放射（ECE）計測には、2つの主要な目的がある。この計測は、高い空間・時間分解能でプラズマ電子温度を測定する。さらに、磁気「シード」アイランドの成長を引き起こす有害かつ非線形的に不安定なモードである新古典テアリングモード（NTMs）を検出するために使用される。ECEを解釈するには、周波数カットオフや高調波の重なりといった物理的限界を予測する必要がある。高温プラズマでは、電子温度の空間分布を正確に再構成するために、放射の相対論的シフトと広がりも考慮しなければならない。これらの効果を考慮することで、ECE計測は、平衡電子温度分布の正確な測定と、この平衡の周りの揺動の測定に使用できる。そのような揺動の1つは、回転する磁気アイランドを横切る高速の径方向熱輸送によって引き起こされる。ECE計測は、この変化をプラズマ回転周波数での振動として検出し、NTMの存在と位置を特定できる。本論文では、ECE用の合成診断に関する研究を提示する。この合成診断は、すべてのECE物理を考慮した上で、磁気アイランドによって摂動を受けたITERシナリオから推定されたシミュレーションされたECE信号を試験する。合成診断は、ITER推奨ハードウェア上でリアルタイムにNTM用の従来のECE検出アルゴリズムを試験する。これら2つの焦点領域が組み合わさることで、ECEシステムの設計の決定に役立つ。