Fast wave mode conversion in multicomponent nonuniform plasmas

Abstract

The ICRF mode conversion heating scenario relevant to the start-up phase of ITER operation is studied. The 1D theory of fast wave (FW) propagation in fusion plasmas is applied to study the inverted ICRF (³He)H scenario with two ion-ion hybrid resonances for the typical conditions of the tokamak JET. The role of the intrinsic impurity C⁶⁺ ions in the mode conversion for the considered heating scenario is discussed. It is shown that for the modest concentrations of carbon impurity (above ~ 1.5%) the corresponding evanescence layer is enough wide to reflect the FW and produce the interference pattern which, in turn, determines the mode conversion efficiency and subsequent local electron heating.

Досліджується сценарій високочастотного нагрівання плазми в режимі конверсії мод, який має відношення до початкової фази роботи токамака ITER. Одновимірна модель поширення швидких магнітозвукових хвиль (ШХ) в плазмі була застосована для вивчення (³He)H сценарія нагрівання з двома іон-іонними гібридними резонансами для типових умов токамака JET. Розглядається вплив іонів домішки вуглецю C⁶ на процес конверсії для даного сценарію нагрівання. Показано, що для помірних значень концентрації вуглецю (більше за ~1.5%) відповідний шар непрозорості є достатньо широким для того, щоб відбити ШХ та створити інтерференційну структуру, яка, в свою чергу, визначає ефективність конверсії та подальшого локального нагрівання електронів.

Изучается сценарий высокочастотного нагрева плазмы в режиме конверсии мод, имеющий отношение к начальной стадии работы токамака ITER. Одномерная модель распространения быстрых магнитозвуковых волн (БВ) в плазме была применена для изучения (³He)H сценария нагрева с двумя ион-ионными гибридными резонансами для типичных условий токамака JET. Рассматривается влияние C⁶⁺ ионов примеси на процесс конверсии для данного сценария нагрева. Показано, что для умеренных значений концентрации углерода (больше ~1.5%) соответствующий слой непрозрачности является достаточно широким для того, чтобы отразить БВ и создать интерференционную структуру, которая, в свою очередь, определяет эффективность конверсии и последующего локального нагрева электронов.