Radio frequency heating and current drive are important features of many tokamaks. In order to predict the efficiency of the current drive and where it takes place in the tokamak profile, computational techniques which couple calculations of the wave field to Fokker–Planck solutions of the electron distribution function have been developed. In the electron cyclotron and lower hybrid (LH) frequency ranges the wave field is often calculated using ray tracing techniques, though more recently some full wave calculations have been done. Ray tracing provides a simpler way of proceeding, but the problem arises of dealing with the situation in which there is not a single well defined beam and diffraction and beam divergence are important. Since an LH antenna produces a complicated spectrum, launching waves in a range of directions, the problem is particularly acute there. In this paper we suggest a way of calculating the wave field from tracing of multiple rays using a technique based on the stationary phase approximation. We demonstrate how it can be used and its effectiveness through a number of simple examples.
高周波加熱と電流駆動は、多くのトカマクにおいて重要な特徴である。電流駆動の効率と、それがトカマクのプロファイル内のどこで生じるかを予測するために、波動場の計算を電子分布関数のフォッカー–プランク解と結合する計算手法が開発されてきた。電子サイクロトロン周波数帯および低域混成（LH）周波数帯では、波動場はしばしばレイトレーシング手法を用いて計算されるが、より最近ではいくつかの全波動計算も行われている。レイトレーシングはより簡便な方法を提供するが、単一の明確に定義されたビームが存在せず、回折やビーム発散が重要となる状況を扱う際に問題が生じる。LHアンテナは複雑なスペクトルを生成し、様々な方向に波動を放射するため、その問題は特に顕著である。本論文では、定常位相近似に基づく手法を用いて、複数の光線のトレーシングから波動場を計算する方法を提案する。我々は、その使用方法と有効性を、いくつかの簡単な例を通して示す。