Theoretical studies have suggested that nonlinear effects can lead to 'radio frequency (RF) condensation', where an initially broad current profile can coalesce in islands when they reach sufficient width. In suitable conditions, RF condensation can 'self-focus' the driven current to the center of an island, improving stabilization efficiency and reducing control complexity. In unsuitable conditions, the effect can prematurely deplete the RF energy before it reaches the island center, impairing stabilization. It is predicted that the RF condensation effect can significantly impact reactor-scale tokamaks. This paper presents a set of simulations investigating the conditions under which RF condensation might be encountered in present-day tokamaks. For concreteness, the calculations use equilibrium reconstructions for two shots from DIII-D and AUG. The Current Condensation Amid Magnetic Islands (OCCAMI) simulation code has been used for this investigation. The code takes as its input a numerically specified axisymmetric EFIT equilibrium solution, and it perturbatively constructs a 3D field with an island embedded at the appropriate rational surface. In the OCCAMI code, the GENRAY code is used for ray tracing and for calculating the power deposition along a ray trajectory, and GENRAY is coupled self-consistently to a solution of the thermal diffusion equation in the island. The simulation results described in the paper illuminate the conditions required for experimental validation of the theory of RF condensation. The simulations also provide an explanation of why the effect was not noticed in experiments prior to the publication of theoretical papers on the subject.
理論的研究により、非線形効果が『高周波（RF）凝縮』を引き起こし得ることが示唆されている。そこでは、当初は広がった電流分布が、十分な幅に達した磁気島内で凝縮し得る。適切な条件下では、RF凝縮は駆動電流を島の中心へと『自己集束』させ、安定化効率を向上させ、制御の複雑さを低減できる。不適切な条件下では、この効果はRFエネルギーが島の中心に達する前にそのエネルギーを早期に枯渇させ、安定化を損なう可能性がある。RF凝縮効果は炉規模トカマクに有意な影響を及ぼすと予測されている。本論文は、現行トカマクにおいてRF凝縮が遭遇され得る条件を調査する一連のシミュレーションを提示する。具体的には、DIII-DおよびAUGの2つのショットの平衡再構成を計算に用いる。この調査には、Current Condensation Amid Magnetic Islands（OCCAMI）シミュレーションコードが使用されている。このコードは、数値的に指定された軸対称EFIT平衡解を入力として取り込み、適切な有理面に磁気島が埋め込まれた3次元場を摂動的に構築する。OCCAMIコードでは、GENRAYコードが光線追跡および光線軌道に沿った電力沈着の計算に使用され、GENRAYは島内の熱拡散方程式の解と自己無撞着に結合される。本論文で述べるシミュレーション結果は、RF凝縮理論の実験的検証に必要な条件を明らかにする。また、このシミュレーションは、理論論文が発表される以前に実験でこの効果が気づかれなかった理由の説明も提供する。