Two versions of the X-mode Doppler reflectometry (DR) synthetic diagnostics are developed within the framework of the ELMFIRE global gyrokinetic modeling of the FT-2 tokamak ohmic discharge. In the 'fast' version the DR signal is computed in the linear theory approximation using the reciprocity theorem, utilizing the probing wave field pattern provided by computation and taking into account the 2D plasma inhomogeneity effects; whereas the alternative 'slow' version DR synthetic diagnostic is based on the full-wave code IPF-FD3D describing the probing and scattered wave propagation in turbulent plasma. The DR signal frequency spectra and the dependence of their frequency shift, width and shape on the probing antenna position are computed and shown to be similar to those measured in the high-field side probing DR experiment at the FT-2 tokamak. The geodesic acoustic mode characteristics provided by the measurements and by the synthetic DR are close within a 12% accuracy. However, a substantial difference was found in the decay of the DR signal cross-correlation functions with growing frequency shift in the probing wave channels. The quick decrease in the radial correlation DR coherence observed in the experiment and full-wave synthetic diagnostic, compared to the fast synthetic DR, is attributed to the nonlinear effect of the probing wave phase modulation by the turbulence in the former two cases. The variation in the DR signal at a growing incidence angle in the experiment is also shown to be slower than predicted by both of the synthetic diagnostics, presumably due to underestimation of the probing wave phase modulation and consequent nonlinear saturation of the DR signal at lower incidence angles in modeling.
FT-2トカマクのオーミック放電のELMFIREジャイロ運動論的グローバルモデリングの枠組みにおいて、Xモード・ドップラー反射計測(DR)合成診断の2つのバージョンを開発した。「高速」バージョンでは、DR信号は、計算によって得られたプローブ波の電界パターンを利用し、2次元プラズマ不均一性の効果を考慮して、相反定理を用いた線形理論近似で計算される。一方、代替の「低速」バージョンのDR合成診断は、乱流プラズマ中のプローブ波および散乱波の伝搬を記述するフルウェーブコードIPF-FD3Dに基づいている。DR信号の周波数スペクトルと、その周波数シフト、幅、形状のプローブアンテナ位置への依存性を計算し、FT-2トカマクにおける高磁場側プロービングDR実験で測定されたものと類似していることを示した。測定および合成DRによって得られた測地音響モード特性は、12%の精度で近い値となった。しかしながら、プローブ波チャンネルにおける周波数シフトの増加に伴うDR信号相互相関関数の減衰には、大きな差異が見いだされた。実験およびフルウェーブ合成診断で観測された動径相関DRコヒーレンスの急激な減少は、高速合成DRと比較して、前者の2つの場合における乱流によるプローブ波位相変調の非線形効果に起因する。また、実験における入射角の増加に伴うDR信号の変化は、両方の合成診断による予測よりも緩やかであることが示された。これはおそらく、モデリングにおいてプローブ波の位相変調が過小評価され、その結果、より低い入射角でのDR信号の非線形飽和が生じたためであると考えられる。