Ion cyclotron range of frequencies (ICRF) wave propagation is calculated theoretically for tokamak conditions and for linear magnetized plasma device IShTAR which is dedicated to the RF sheath studies. Only the slow wave (SW) mode of ICRF waves can propagate and be studied in IShTAR. Therefore it is possible to decouple the role of the different ICRF modes in the RF sheath effects. Numerical simulations of the ICRF SW are done in COMSOL in the framework of the existing cold plasma modelling package RAPLICASOL and the SW is for the first time modelled in 3D. To date, RAPLICASOL existed as a 3D wave coupling modelling approach which targets the fast wave (FW). Plasma is implemented as a material with manually assigned physical properties and a perfectly matched layer (PML) is used to absorb the wave energy. Here it is demonstarted how to adjust the RAPLICASOL PML for models with propagating SW. Field structures in the resonance cone shape obtained for the SW differ significantly from the FW and exhibit strong dependence on the density profile in the close proximity of the antenna. The lower-hybrid (LH) resonance is a constant issue in the attempts to model the SW. In this work an approach to obtain correct numerical solutions in the LH resonance presence is demonstrated. Results of this work can be used to improve the complex tokamak ICRF simulations, where so far the SW propagation on the edge has been avoided.
イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)の波動伝播は、トカマク条件およびRFシース研究に特化した線形磁化プラズマ装置IShTARについて理論的に計算される。IShTARでは、ICRF波のうち低速波(SW)モードのみが伝播し、研究され得る。したがって、RFシース効果における異なるICRFモードの役割を分離することが可能である。ICRF SWの数値シミュレーションは、既存の冷プラズマモデリングパッケージRAPLICASOLの枠組み内でCOMSOLを用いて行われ、SWは初めて3次元でモデル化される。これまでRAPLICASOLは、高速波(FW)を対象とした3次元波動結合モデリングアプローチとして存在していた。プラズマは、手動で割り当てられた物理的特性を持つ材料として実装され、完全整合層(PML)が波動エネルギーを吸収するために使用される。ここでは、伝播するSWを含むモデルに対してRAPLICASOLのPMLをどのように調整するかが実証される。SWに対して得られた共鳴コーン形状の場の構造は、FWとは有意に異なり、アンテナ近傍の密度プロファイルに強い依存性を示す。低混成(LH)共鳴は、SWをモデル化する試みにおける恒常的な問題である。本研究では、LH共鳴の存在下で正確な数値解を得るアプローチが実証される。本研究の結果は、これまでエッジにおけるSW伝播が回避されてきた複雑なトカマクICRFシミュレーションを改善するために使用され得る。