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Application of very high harmonic fast waves for off-axis current drive in the DIII-D and FNSF-AT tokamaks

R. Prater, C.P. Moeller, R.I. Pinsker, M. Porkolab, O. Meneghini, V.L. Vdovin2014年被引用 77Nuclear FusionIF 3出版社

Fast waves at frequencies far above the ion cyclotron frequency and approaching the lower hybrid frequency (also called 'helicons' or 'whistlers') have application to off-axis current drive in tokamaks with high electron beta. The high frequency causes the whistler-like behaviour of the wave power nearly following field lines, but with a small radial component, so the waves spiral slowly towards the plasma centre. The high frequency also contributes to strong damping. Modelling predicts robust off-axis current drive with good efficiency compared to alternatives in high performance discharges in DIII-D and Fusion Nuclear Science Facility (FNSF) when the electron beta is above about 1.8%. Detailed analysis of ray behaviour shows that ray trajectories and damping are deterministic (that is, not strongly affected by plasma profiles or initial ray conditions), unlike the chaotic ray behaviour in lower frequency fast wave experiments. Current drive was found to not be sensitive to the launched value of the parallel index of refraction n||, so wave accessibility issues can be reduced. Use of a travelling wave antenna provides a very narrow n||spectrum, which also helps avoid accessibility problems.

日本語訳

イオンサイクロトロン周波数よりはるかに高く、下部混成周波数に近い周波数の高速波(「ヘリコン」または「ホイッスラー」とも呼ばれる)は、高電子ベータを有するトカマクにおけるオフ軸電流駆動に応用できる。高周波数により、波動パワーは磁力線にほぼ沿って伝播するというホイッスラー的挙動を示すが、わずかな動径成分を有するため、波動はプラズマ中心に向かってゆっくりと螺旋状に進む。また、高周波数は強い減衰にも寄与する。モデリングにより、電子ベータが約1.8%を超える場合、DIII-Dおよび核融合核科学施設(FNSF)における高性能放電において、代替手法と比較して良好な効率で堅牢なオフ軸電流駆動が予測される。詳細な解析により、光線軌道と減衰は決定的(すなわち、プラズマ分布や初期光線条件に強く影響されない)であることが示された。これは、より低周波数の高速波実験で観察されるカオス的な光線挙動とは対照的である。電流駆動は、入射する平行屈折率n||の値に対して敏感ではないことが判明し、波動の到達可能性に関する問題を軽減できる。進行波アンテナの使用は、非常に狭いn||スペクトルを提供し、これも到達可能性の問題を回避するのに役立つ。

装置

diii-d高精度(タイトル一致)

wiki

Fusion Advanced Studies TorusDIII-DCurrent drive
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