Electron temperature effects in linear coupling of electron-cyclotron waves near the cut-off layers in fusion plasmas

Abstract

Ordinary and extraordinary wave coupling in the electron-cyclotron frequency range in non-one-dimensionally inhomogeneous magnetized plasmas in a vicinity of the plasma cut-off surface is studied with taking into account electron thermal motion and tokamak magnetic field topology. Previously developed theory of the ultra-highfrequency O-X mode coupling in a toroidal plasma has been generalized. Reduced wave equations that describe the normal wave interaction in the considered case are found and solved analytically. Thermal effects essential for the rf heating of overdense plasma in large scale experiment (ITER like) are analyzed.

Взаимодействие обыкновенной и необыкновенной волн электронного циклотронного диапазона частот в неодномерно-неоднородной магнитоактивной плазме рассмотрено с учетом теплового движения электронов и реалистичной топологии магнитного поля в тороидальных установках. Получено обобщение ранее разработанной теории взаимодействия сверхвысокочастотных волн в тороидальной плазме, в частности, аналитически решено укороченное волновое уравнение, описывающее распределение поля в области взаимодействия. Продемонстрировано, что эффекты теплового движения частиц могут быть значимы в экспериментах по нагреву закритической плазмы в крупномасштабных установках следующего поколения.

Взаємодія звичайної і незвичайної хвиль електронного циклотронного діапазону частот у неодномірно- неоднорідній магнітоактивній плазмі розглянуто з урахуванням теплового руху електронів і реалістичної топології магнітного поля в тороїдальних установках. Отримано узагальнення раніше розробленої теорії взаємодії надвисокочастотних хвиль у тороїдальній плазмі, зокрема, аналітично вирішено вкорочене хвильове рівняння, що описує розподіл поля в області взаємодії. Продемонстровано, що ефекти теплового руху частинок можуть бути значущими в експериментах з нагріву закритичної плазми у великомасштабних установках наступного покоління.