We present state-of-the-art computations of propagation and absorption of electron cyclotron waves, retaining the effects of scattering due to electron density fluctuations. In ITER, injected microwaves are foreseen to suppress neoclassical tearing modes (NTMs) by driving current at the and resonant surfaces. Scattering of the beam can spoil the good localization of the absorption and thus impair NTM control capabilities. A novel tool, the WKBeam code, has been employed here in order to investigate this issue. The code is a Monte Carlo solver for the wave kinetic equation and retains diffraction, full axisymmetric tokamak geometry, determination of the absorption profile and an integral form of the scattering operator which describes the effects of turbulent density fluctuations within the limits of the Born scattering approximation. The approach has been benchmarked against the paraxial WKB code TORBEAM and the full-wave code IPF-FDMC. In particular, the Born approximation is found to be valid for ITER parameters. In this paper, we show that the radiative transport of EC beams due to wave scattering in ITER is diffusive unlike in present experiments, thus causing up to a factor of 2–4 broadening in the absorption profile. However, the broadening depends strongly on the turbulence model assumed for the density fluctuations, which still has large uncertainties.
電子サイクロトロン波の伝播と吸収の最新の計算を提示する。電子密度揺らぎによる散乱の効果を保持する。ITERでは、注入されるマイクロ波は、 および 共鳴面で電流を駆動することにより、新古典テアリングモード(NTMs)を抑制することが予想されている。ビームの散乱は吸収の良好な局在性を損ない、それゆえNTM制御能力を損なう可能性がある。この問題を調査するために、新しいツールであるWKBeamコードがここで用いられた。このコードは波動運動論方程式のモンテカルロソルバーであり、回折、完全な軸対称トカマク形状、吸収プロファイルの決定、およびボルン散乱近似の範囲内で乱流的な密度揺らぎの効果を記述する散乱演算子の積分形を保持している。この手法は、近軸WKBコードTORBEAMおよび全波動コードIPF-FDMCに対してベンチマークされた。特に、ボルン近似はITerパラメータに対して有効であることが見出された。本論文では、ITerにおける波動散乱によるECビームの放射輸送は、現在の実験とは異なり、拡散的であり、それにより吸収プロファイルの2〜4倍までの広がりを引き起こすことを示す。しかしながら、その広がりは密度揺らぎに対して仮定された乱流モデルに強く依存しており、そのモデルにはまだ大きな不確実性がある。