Plasma turbulence, and edge density fluctuations in particular, can under certain conditions broaden the cross-section of injected microwave beams significantly. This can be a severe problem for applications relying on well-localized deposition of the microwave power, like the control of MHD instabilities. Here we investigate this broadening mechanism as a function of fluctuation level, background density and propagation length in a fusion-relevant scenario using two numerical codes, the full-wave code IPF-FDMC and the novel wave kinetic equation solver WKBeam. The latter treats the effects of fluctuations using a statistical approach, based on an iterative solution of the scattering problem (Born approximation). The full-wave simulations are used to benchmark this approach. The Born approximation is shown to be valid over a large parameter range, including ITER-relevant scenarios.
プラズマ乱流、特に周辺部の密度揺動は、特定の条件下で入射マイクロ波ビームの断面を著しく広げることがある。これは、MHD不安定性の制御など、マイクロ波パワーの局所的な堆積に依存する応用にとって深刻な問題となり得る。本論文では、このビーム広がり機構を、プラズマ乱流の揺動レベル、背景密度、伝播長の関数として、核融合関連シナリオにおいて、full-waveコードIPF-FDMCと新規の波動運動論ソルバーWKBeamという2つの数値コードを用いて調査する。後者は、ボルン近似（散乱問題の反復解法）に基づく統計的アプローチによって揺動の影響を扱う。full-waveシミュレーションを用いてこのアプローチの検証を行った。その結果、ボルン近似は、ITER関連シナリオを含む広範なパラメータ範囲において有効であることが示された。