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Microwave reflectometry for edge density profile measurements on TFTR

G R Hanson, J B Wilgen, T S Bigelow, I Collazo, A C England, M Murakami, D A Rasmussen, C E Thomas, J R Wilson, H K Park1994年Plasma Physics and Controlled FusionIF 2.2出版社

A new type of reflectometer not previously used on tokamaks has been installed on TFTR to measure edge electron density profiles. This reflectometer gives unambiguous edge profiles despite large edge density fluctuations and the presence of strong auxiliary heating. The effects of the large density fluctuations in the edge gradient region are overcome by reducing the multiplicity of fringes and eliminating phase excursions produced by scattering from density fluctuations at the reflecting layer. This is accomplished by using differential-reflectometry: the difference phase between two probing signals reflecting from cut-off layers separated by a distance much less than the correlation length of the density fluctuations is used. This system probes the TFTR plasma using the extraordinary mode (X-mode) with two signals swept from 90-118 GHz while maintaining a fixed difference frequency of 125 MHz between these signals. It has been used to obtain density profiles in the range of 1*1011 to 3*1013 cm-3 in high-field (4.5-4.9 T) full size (R0=2.62 m, a=0.96 m) TFTR plasmas. The reflectometer launcher is located in an ion cyclotron range of frequencies (ICRF) antenna and views the plasma through a small penetration in the centre of the Faraday shield. Initial measurements demonstrated that this technique is an effective way to measure the electron density profile in the edge gradient region.

日本語訳

トカマクでこれまで使用されたことのない新型リフレクトメータが、TFTRに設置され、周辺電子密度分布を測定するために用いられた。このリフレクトメータは、大きな周辺密度揺動や強力な追加加热の存在下でも、曖昧さのない周辺分布を与える。周辺勾配領域における大きな密度揺動の影響は、フリンジの多重性を低減し、反射層における密度揺動による散乱によって生じる位相の変動を除去することによって克服される。これは、差動リフレクトメトリ法を用いることによって達成される。すなわち、密度揺動の相関長よりもはるかに小さい距離だけ離れた二つの遮断層から反射する二つの探査信号間の位相差を用いるものである。本システムは、Xモードを用いてTFTRプラズマを探査し、二つの信号間の差周波数を125 MHzに固定したまま、90〜118 GHzの範囲で周波数を掃引する。これにより、高磁場(4.5〜4.9 T)のフルサイズ(R0=2.62 m、a=0.96 m)TFTRプラズマにおいて、1×10¹¹〜3×10¹³ cm⁻³の範囲の密度分布が得られた。リフレクトメータのランチャは、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)アンテナ内に設置され、ファラデーシールド中央の小さな開口部を通してプラズマを観測する。初期の測定結果は、本手法が周辺勾配領域における電子密度分布を測定する効果的な方法であることを実証した。

装置

tftr高精度(タイトル一致)

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Density profilesReflectometryTFTRMicrowave reflectometry
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