The use of microwave reflectometry in the estimation of the bicoherency of the turbulent modes in plasmas is theoretically investigated. The full-wave two-dimensional model of microwave scattering in plasma is applied to simulate the reflectometer response to the turbulent fluctuations, consisting of random and coherent modes, and the simulated data ensemble is further processed to obtain the auto-bicoherence function. The sensitivity of the method was analysed for different ambient plasma profiles, geometry, fluctuation spectra and amplitudes.It was found that for plasma conditions similar to the edge JT-60U tokamak plasma, reflectometry-based estimations of the bicoherency can prove the existence of the phase-coupled modes only if the ratio of coherent to random amplitudes is larger than unity. Reflectometry in plasmas with stronger curvature of the cut-off layer has a better sensitivity to coherent fluctuations as compared to weak-curvature profiles.As an illustration, the results obtained were applied to the data ensemble acquired by the O-mode reflectometer on the JT-60U tokamak to demonstrate the existence of strong phase coupling in the H-mode plasma near the separatrix.
マイクロ波反射測定を用いたプラズマ中の乱流のバイコヒーレンシー推定について理論的に調査する。プラズマ中のマイクロ波散乱の全波2次元モデルを適用して、ランダムモードとコヒーレントモードからなる乱流揺動に対する反射計応答をシミュレートし、さらにシミュレーションデータのアンサンブルを処理して自己バイコヒーレンシー関数を得る。この手法の感度を、異なる背景プラズマ分布、幾何学的形状、揺動スペクトルおよび振幅について解析した。周辺JT-60Uトカマクプラズマに類似した条件では、コヒーレント振幅とランダム振幅の比が1より大きい場合にのみ、反射測定に基づくバイコヒーレンシー推定が位相結合モードの存在を証明できることが見出された。カットオフ層の曲率が大きいプラズマでは、曲率が小さい分布と比較して、コヒーレント揺動に対する感度が高い。例として、得られた結果をJT-60UトカマクのOモード反射計で取得したデータアンサンブルに適用し、セパラトリクス近傍のHモードプラズマにおける強い位相結合の存在を示した。