Simulations using 3D and 2D full-wave codes have shown that edge filaments in tokamak plasmas can significantly affect the propagation of microwaves across a broad frequency spectrum, resulting in scattering angles of up to 46°. Parameter scans were carried out for density perturbations comparable in width and amplitude to MAST filaments and the effect on the measured emission was calculated. 3D effects were discovered in the case of an obliquely incident beam.In general, the problem of electromagnetic propagation past wavelength-sized 3D inhomogeneities is not well understood, yet is of importance for both heating and diagnostic applications in the electron cyclotron frequency range for tokamaks, as well as atmospheric physics. To improve this understanding, a new cold-plasma code, EMIT-3D, was written to extend full-wave microwave simulations in magnetized plasmas to 3D, and make comparisons to the existing 2D code IPF-FDMC. This work supports MAST experiments using the SAMI diagnostic to image microwave emission from the plasma edge due to mode conversion from electron Bernstein waves. Significant fluctuations in the SAMI data mean that detailed modelling is required to improve its interpretation.
3Dおよび2Dの全波コードを用いたシミュレーションにより、トカマクプラズマ中の周辺フィラメントが広範な周波数スペクトルにわたってマイクロ波の伝播に有意に影響を及ぼし得ることが示され、最大3°の散乱角が生じることが明らかになった。MASTフィラメントと同等の幅および振幅を持つ密度摂動についてパラメータスキャンが実施され、測定される放射への影響が計算された。斜め入射ビームの場合において3D効果が発見された。一般に、波長規模の3D不均一性を通過する電磁波伝播の問題は十分に理解されていないが、トカマクにおける電子サイクロトロン周波数帯の加熱および診断応用の両方にとって重要であり、また大気物理学においても重要である。この理解を深めるために、磁化プラズマ中の全波マイクロ波シミュレーションを3Dに拡張する新しい冷プラズマコードEMIT-3Dが開発され、既存の2DコードIPF-FDMCとの比較が行われた。この研究は、電子バーンスタイン波からのモード変換によるプラズマ周辺部のマイクロ波放射を画像化するSAMI診断を用いたMAST実験を支援するものである。SAMIデータにおける有意な変動は、その解釈を改善するために詳細なモデリングを必要とすることを意味している。