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Scattering of ion cyclotron range of frequency waves by filaments and ELMs

W. Zhang, A. Cathey, M. Hoelzl, W. Tierens, V. Bobkov, the ASDEX Upgrade team, the EUROfusion Upgrade team2020年被引用 3Nuclear FusionIF 3出版社

The scattering of ion cyclotron range of frequency (ICRF) waves by filaments and ELMs has been comprehensively studied via modeling. The influence of filaments on the propagation of ICRF waves is studied by building a 2D COMSOL model which solves the wave equation. It is benchmarked against the Mie scattering theoretical model. Cases either with perfect matching layer boundary condition or with poloidal periodic boundary condition are considered. Parameter scans, including the filament density, the filament radius, the number of filaments as well as the distance between filaments, are performed. Then, the influence of ELMs on the propagation of ICRF waves in realistic geometry is studied by importing density distributions calculated by 3D non-linear MHD code JOREK into the 3D antenna code RAPLICASOL. The evolution of density and wave fields during an ELM is analyzed for cases with a low and high scrape-off layer density, respectively. Both the COMSOL simulation and the realistic simulation with JOREK and RAPLICASOL show that the wave fields and Poynting flux can be significantly and globally modified by the ELM filaments. Due to the mutual influence of many density filaments, radially elongated and poloidally distributed stripe structures of the wave fields develop, leading to poloidally inhomogeneous wave fields. Furthermore, the influence of ELMs on the antenna power and antenna coupling resistance is investigated with experimental results in ASDEX Upgrade.

日本語訳

イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)波のフィラメントおよびELMによる散乱は、モデリングによって包括的に研究されてきた。ICRF波の伝播に対するフィラメントの影響は、波動方程式を解く2D COMSOLモデルを構築することによって研究されている。これは、Mie散乱理論モデルに対してベンチマークされている。完全整合層境界条件またはポロイダル周期境界条件のいずれかを備えたケースが考慮されている。フィラメント密度、フィラメント半径、フィラメント数、およびフィラメント間距離を含むパラメータスキャンが実行されている。次に、現実的な幾何形状におけるICRF波の伝播に対するELMの影響は、3D非線形MHDコードJOREKによって計算された密度分布を3DアンテナコードRAPLICASOLにインポートすることによって研究されている。ELM中の密度と波動場の時間発展が、スクレイプオフ層密度が低い場合と高い場合についてそれぞれ解析されている。COMSOLシミュレーションと、JOREKおよびRAPLICASOLを用いた現実的なシミュレーションの両方は、波動場とポインティングフラックスがELMフィラメントによって有意かつ全体的に変更され得ることを示している。多くの密度フィラメントの相互影響により、波動場の径方向に伸長しポロイダル方向に分布したストライプ構造が発達し、ポロイダル方向に不均一な波動場をもたらす。さらに、アンテナ電力とアンテナ結合抵抗に対するELMの影響が、ASDEX Upgradeにおける実験結果を用いて調査されている。

装置

asdex-upgrade低精度(概要文一致)

wiki

Edge localized modeIon cyclotron heating
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