Most present ion cyclotron resonant frequency (ICRF) heating codes and antenna codes assume the antenna sitting in a vacuum region and consider the fast wave only, which implicitly performs an abrupt density transition from vacuum to above lower hybrid (LH) resonance. The impact of the appearance of the LH resonance is entirely overlooked in their simulations. We studied the impact of densities that decay continuously inside the antenna box on near field patterns and power coupling. A new full wave code based on the COMSOL Finite Element Solver has been developed to investigate this topic. It is shown that: up to the memory limits of the adopted workstation, the local RF field pattern in low-density regions below the LH resonance changes with the grid size. Interestingly and importantly, however, the total coupled toroidal spectrum is almost independent on the mesh size and is weakly affected by the presence of the density profile inside the antenna box in dipole toroidal strap phasing. This suggests one can drop out this density for coupling studies to speed up the computation. Simulation also shows that varying the density gradient in the fast wave evanescence region has no significant effect on wave coupling.
現在のイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）加熱コードおよびアンテナコードのほとんどは、アンテナが真空領域に存在すると仮定し、高速波のみを考慮している。これにより、真空から下ハイブリッド（LH）共鳴より上方への不連続な密度遷移が暗黙的に仮定されている。LH共鳴の出現の影響は、それらのシミュレーションでは完全に見落とされている。我々は、アンテナボックス内部で連続的に減衰する密度が近傍場パターンおよび電力結合に与える影響を研究した。この課題を調査するために、COMSOL有限要素ソルバーに基づく新しい完全波動コードを開発した。以下のことが示された：採用したワークステーションのメモリ制限内では、LH共鳴より下方の低密度領域における近傍RF場パターンはグリッドサイズに依存して変化する。しかしながら、重要かつ興味深いことに、結合されたトロイダルスペクトルの総量はメッシュサイズにほぼ依存せず、ダイポールトロイダルストラップ位相におけるアンテナボックス内部の密度プロファイルの存在による影響もわずかである。このことから、結合研究においてはこの密度を省略して計算を高速化できることが示唆される。シミュレーションはまた、高速波のエバネッセント領域における密度勾配の変化が波動結合に有意な影響を与えないことも示している。