As the Ion Cyclotron Radio Frequency range (ICRF) heating becomes more favorable in fusion devices, the urgency of predicting and mitigating impurity generation that arises from it becomes more pressing. In the ICRF regime, rectified Radio Frequency (RF) sheaths are known to form at antenna and material edges that influence negative effects like sputtering and a decrease in heating efficiency. Methods to mitigate the formation of these RF sheaths through RF image currents cancellation have been experimentally studied. A power-phasing scan done on Alcator C-Mod in which the amount of power on the two inner straps (Pin) versus the total 4 straps (Ptot) was varied showed a minimization of enhanced potentials between 0.7–0.9 while impurities were minimized for 0.5–0.8. New capabilities in the realm of representing the RF sheath numerically now allow for these experiments to be simulated. Given the size of the sheath relative to the scale of the device, it can be approximated as a Boundary Condition (BC). A new parallelized cold-plasma wave equation solver called Stix implements a non-linear sheath impedance model BC formulated by Myra et al (2015 Phys. Plasmas22 062507) through the method of finite elements using the MFEM library [http://mfem.org]. It is seen that Stix shows qualitative agreement with the measured C-Mod enhanced potentials.
核融合装置においてイオンサイクロトロン無線周波数帯(ICRF)加熱がより好ましいものになるにつれて、それから生じる不純物生成を予測し緩和することの緊急性がより高まっている。ICRF領域では、整流された無線周波数(RF)シースがアンテナおよび材料端部に形成されることが知られており、これがスパッタリングや加熱効率の低下といった悪影響を及ぼす。RFイメージ電流の打ち消しによるこれらのRFシース形成を緩和する方法が実験的に研究されてきた。Alcator C-Modで行われたパワー位相スキャン(4本のストラップ全体(Ptot)に対する2本の内側ストラップへの電力(Pin)の量を変化させた)では、増強電位が0.7–0.9の間で最小化され、不純物は0.5–0.8で最小化された。RFシースを数値的に表現する領域における新しい能力により、これらの実験をシミュレーションすることが可能になった。シースのサイズは装置のスケールに対して小さいため、それは境界条件(BC)として近似できる。Stixと呼ばれる新しい並列化された冷プラズマ波動方程式ソルバーは、MFEMライブラリ[http://mfem.org]を用いた有限要素法により、Myraら(2015 Phys. Plasmas22 062507)によって定式化された非線形シースインピーダンスモデルBCを実装している。Stixは測定されたC-Mod増強電位と定性的に一致することが見られる。