Физика плазмы, 2020, T. 46, № 5, стр. 401-407

Полноволновое моделирование доплеровского обратного рассеяния на филаментах

В. В. Буланин a*, Е. З. Гусаков b, В. К. Гусев b, Г. Задвидский ce, К. Лехте d, С. Эро c, В. Б. Минаев b, А. В. Петров a, Ю. В. Петров b, Н. В. Сахаров b, Н. Теплова b, А. Ю. Яшин a

a Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Санкт-Петербург, Россия

b Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН
Санкт-Петербург, Россия

c Университет Лотарингии
Нанси, Франция

d Институт инженерии и плазменных технологий
Штутгарт, Германия

e Институт физики плазмы Чешский академии наук
Прага, Чешская республика

* E-mail: V.Bulanin@spbstu.ru

Поступила в редакцию 20.10.2019
После доработки 19.12.2019
Принята к публикации 19.12.2019

Аннотация

Известно, что нитевидные структуры, или филаменты оказывают значительное влияние на аномальный перенос заряженных частиц и энергии на периферии токамаков. В связи с этим они активно изучаются с использованием различных методов диагностики. Недавно на токамаках Глобус-М и ASDEX-Upgrade были проведены исследования филаментов с использованием метода доплеровского обратного рассеяния. Доплеровское обратное рассеяние на филаментах проявляется на этих токамаках одинаковым образом в виде всплесков квазикогерентных колебаний выходных сигналов детекторов обратно рассеянного излучения. Такие сигналы легко описать в борновском линейном приближении при введении весовой функции диагностики. Однако филаменты в этих токамаках заметно различаются по размеру и интенсивности. При увеличении амплитуды филаментов необходимо учитывать переход от линейного рассеяния к нелинейному рассеянию вплоть до перехода от обратного рассеяния к отражению от филамента. Эта проблема может быть решена только с помощью полноволнового кода. Наше моделирование проводилось с использованием конечно-разностного кода IPF-FD3D в плоской геометрии. Мы не прибегали к хорошо известным нелинейным МГД-кодам для определения параметров филамента. При моделировании использовались искусственно заданные нитевидные возмущения, параметры которых можно было варьировать в широких пределах. Моделирование сигнала доплеровского обратного рассеяния было направлено на определение влияния амплитуды филамента и его размера на форму и величину выходного сигнала доплеровского обратного рассеяния. Полученные результаты в значительной степени объясняют сходство сигналов детектора, зарегистрированных в разных токамаках.

Ключевые слова: токамак, филаменты, доплеровское обратное рассеяние, полноволновое моделирование

DOI: 10.31857/S0367292120050029

Список литературы

  1. Spolaore M., Kovařík K., Stöckel J., Adamek J., Dejarnac R., Ďuran I., Komm M., Markovic T., Martines E., Panek R., Seidl J., Vianello N., the COMPASS team // Nucl. Mater. Energy. 2017. 12 844. doi.org/https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.12.014

  2. Snyder P.B., Aiba N., Beurskens M., Groebner R.J., Horton L.D., Hubbard A.E., Hughes J.W., Huysmans G.T.A., Kamada Y., Kirk A., Konz C., Leonard A.W., Lonnroth J., Maggi C.F., Maingi R., Osborne T.H., Oyama N., Pankin A., Saarelma S., Saibene G., Terry J.L., Urano H. and Wilson H.R. // Nucl. Fusion. 2009. V. 49. 085035. https://doi.org/10.1088/0029-5515/49/8/085035

  3. Буланин В.В., Варфоломеев В.И., Гусев В.К., Ива-нов А.Е., Крикунов С.В., Курскиев Г.С., Ларионов М.М., Минаев В.Б., Патров М.И., Петров А.В., Петров Ю.В., Сахаров Н.В., Толстяков С.Ю., Хромов Н.А., Яшин А.Ю. // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. № 7. С. 103. [Bulanin V.V., Varfolomeev V.I., Gusev V.K., Ivanov A.E., Krikunov S.V., Kurskiev G.S., Larionov M.M., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Tolstyakov S.Yu., Khromov N.A., and Yashin A.Yu. // Tech. Phys. Lett., 37 (4), 340 (2011)] https://doi.org/10.1134/S1063785011040043

  4. Bulanin V.V., Gusev V.K., Khromov N.A., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov M.A., Petrov Yu.V., Prisiazhniuk D., Sakharov N.V., Tolstyakov S.Yu., Yashin A.Yu. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. 096026.https://doi.org/10.1088/1741-4326/ab2cdf

  5. Hennequin P., Laggner F., Mink F., Wolfrum E., Trier E., Eich T., Bernert M., Birkenmeier G., Conway G.D., Happel T., Honoré C., Gürcan Ö., Manz P., Medvedeva A., Stroth U., the ASDEX Upgrade team and the EURO fusion MST1 Team // Proc. 44th EPS Conf. on Plasma Phys., Belfast, 2017. P1.167.

  6. Trier E., Hennequin P., Pinzón J.R., Hoelzl M., Con-way G.D., Happel T., Harrer G.F., Mink F., Orain F., Wolfrum, the ASDEX Upgrade Team and the EURO fusion MST1 Team // Proc. 45th EPS Conf. on Plasma Phys., Prague, 2018. P1.1023.

  7. Hirsch M., Holzhauer E., Baldzuhn J., Kurzan B., Scott B. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2001. V. 43. P. 1641.

  8. Blanco E., Estrada T. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2008. V. 50. 095011. https://doi.org/10.1088/0741-3335/50/9/095011

  9. Lechte C., Conway G.D., Görler T., Tröster-Schmid C. and the ASDEX Upgrade Team // Plasma Phys. Control. Fusion. 2017. V. 59. 075006. doi.org/https://doi.org/10.1088/1361-6587/aa6fe7

  10. Буланин В.В., Ефанов М.В. // Физика плазмы. 2006. Т. 32. С. 49. [V.V. Bulanin, M.V. Yafanov, Plasma Phys. Rep. 32, 47 (2006)] https://doi.org/10.1134/S1063780X06010053

Дополнительные материалы отсутствуют.