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Calculation of coupling to slow and fast waves in the LHRF from phased waveguide arrays

R.I. Pinsker, R.E. Duvall, C.M. Fortgang, P.L. Colestock1986年被引用 9Nuclear FusionIF 3出版社

A previously reported algorithm for solving the problem of coupling electromagnetic energy in the LHRF from a phased array of identical rectangular waveguides to a plane-stratified, magnetized cold plasma is numerically implemented. The resulting computer codes are sufficiently general to allow for an arbitrary number of waveguides with finite dimensions in both poloidal and toroidal directions and are thus capable of computing coupling to both slow and fast waves in the plasma. Some of the details of the implementation and the extension of the algorithm to allow study of the Fourier spectrum of slow and fast waves launched by the array are discussed. Good agreement is found with previously reported, less general work for the slow wave launching case. The effect of phasing multirow arrays in the poloidal direction is studied, and an asymmetric between phasing 'up' and 'down' is found that persists in the case where the plasma adjacent to the array is uniform. A 4 × 3 array designed to launch fast waves of high phase velocity is studied. By using the optimal poloidal phasing, low reflection coefficients (|R|2 ⪅ 20%) are found under some not unrealistic edge plasma conditions, but most of the input power is trapped in the outermost layer of the plasma. Implications of our results for fast wave current drive experiments are discussed.

日本語訳

既に報告された、同一の矩形導波管のフェーズドアレイから平面成層した磁化冷間プラズマへのLHRFにおける電磁エネルギー結合の問題を解くためのアルゴリズムを、数値的に実装した。得られた計算コードは、ポロイダル方向とトロイダル方向の両方に有限の寸法を持つ任意の数の導波管を許容するのに十分な汎用性を有し、これによりプラズマ中の低速波と高速波の両方への結合を計算することが可能である。実装の詳細の一部と、アレイによって励起される低速波および高速波のフーリエスペクトルの研究を可能にするためのアルゴリズムの拡張について議論する。低速波励起の場合については、既に報告されている、より一般的でない研究とよく一致することが見出された。ポロイダル方向の多列アレイの位相調整の効果を研究し、アレイに隣接するプラズマが一様な場合にも持続する「上向き」と「下向き」の位相調整の間の非対称性が見出された。高い位相速度の高速波を励起するように設計された4×3アレイを研究した。最適なポロイダル位相調整を用いることにより、非現実的でないいくつかの周辺プラズマ条件の下で低い反射係数(|R|² ⪅ 20%)が見出されたが、入力パワーの大部分はプラズマの最外層に捕捉される。高速波電流駆動実験に対する我々の結果の意味合いについて議論する。

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