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Simulation of fast wave current drive in tokamaks in the ion cyclotron frequency range

R. Bilato, M. Brambilla, I. Pavlenko, F. Meo2002年被引用 15Nuclear FusionIF 3出版社

To perform realistic simulations of radio-frequency current drivein tokamaks in the ion cyclotron range of frequencies,the wave fields evaluated by the toroidal full-wave code TORIChave been used to build the quasilinear electron diffusion coefficient,which, in turn, is used by a recently developed solver of thebounce-averaged quasilinear Fokker-Planck kinetic equation, QLEFOPS.Applications to possible fast wave current drive experimentsin ASDEX Upgrade are presented.The effects of varying the target electron temperature,the background Ohmic current, and, within the relatively limitedpossibilities, the directivity of the antenna have beeninvestigated. The results are in reasonable agreement with thepredictions of the parametrization of the current drive (CD)efficiency proposed by Ehst and Karney based on the adjoint methodfor the solution of the kinetic equation. The detailed analysis which was necessary to guarantee consistencybetween the two codes, on the other hand, has put into evidencecharacteristics of this CD scheme, which,to some extent, are likely to limit the efficiencyachievable in practice. In particular, the normalized quasilineardiffusion coefficient for realistic power densities turns out to befar too small for the development of a quasilinear plateau. In theabsence of suprathermal electrons, sufficient absorption can beachieved only by positioning the spectrum of parallel phase velocitiesexcited by the antenna close to the thermal region, where the theoreticalefficiency is poor.

日本語訳

トカマクにおけるイオンサイクロトロン周波数帯の無線周波数電流駆動の現実的なシミュレーションを実行するために、トロイダル完全波動コードTORICによって評価された波動場を用いて、準線形電子拡散係数を構築した。この拡散係数は、最近開発されたバウンス平均準線形フォッカー・プランク運動論方程式ソルバーQLEFOPSによって使用される。ASDEX Upgradeにおける高速波電流駆動の可能性のある実験への応用を提示する。目標電子温度、背景オーミック電流、および比較的限られた範囲内ではあるがアンテナの指向性を変化させた場合の影響を調査した。結果は、運動論的方程式の解法に関する随伴法に基づいてEhstとKarneyによって提案された電流駆動(CD)効率のパラメータ化の予測と合理的に一致している。一方、2つのコード間の整合性を保証するために必要であった詳細な解析により、このCDスキームの特性が明らかになり、その特性は、実際に達成可能な効率をある程度制限する可能性が高い。特に、現実的な電力密度における規格化準線形拡散係数は、準線形プラトーが形成されるには小さすぎることが判明した。超熱的電子が存在しない場合、十分な吸収は、アンテナによって励起される平行位相速度のスペクトルを、理論的効率が低い熱領域の近くに配置することによってのみ達成できる。

装置

asdex-upgrade中精度(概要文一致)

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Fusion Advanced Studies TorusCurrent driveWave current drive
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