Search

ICRF mode conversion heating regime is widely used in present-day tokamaks. The theoretically predicted mode conversion enhancement due to the constructive interference of the fast wave reflected from the evanescence layer with a wave reflected from the high-field side cutoff was first experimentally identified in JET in (3He)D experiments. This effect was recently tested in (3He)H plasmas, which is one of the ICRF heating scenarios considered for the non-activated phase of ITER operation. Due to the presence of the intrinsic D-like impurities in JET (e.g., C6+, 4He) the supplementary conversion layer was produced in the plasma that defined the interference conditions. The different behavior of the conversion efficiency observed at various 3He concentrations is analyzed in the paper on the basis of the theory of the fast wave mode conversion in plasmas with two evanescence layers. Высокочастотный нагрев плазмы в режиме конверсии мод широко используется в современных токамаках. Теоретически предсказанное увеличение эффективности конверсии вследствие интерференции быстрой волны, отраженной от области непрозрачности, с волной, отраженной от отсечки со стороны сильного магнитного поля, было впервые экспериментально подтверждено в (3He)D-экспериментах на токамаке JET. Данный эффект изучался в (3He)H-плазме, которая рассматривается как один из сценариев ВЧ-нагрева во время начальной стадии работы ITER. Вследствие присутствия в плазме JET дейтериеподобных примесей (C6+, 4He) образовывалась дополнительная область непрозрачности, которая определяла условия интерференции волн. Различное поведение коэффициента конверсии, наблюдаемое при разных значениях концентрации ионов 3He, анализируется в работе с помощью теории конверсии быстрых волн в плазме с двумя областями непрозрачности. Високочастотне нагрівання плазми в режимі конверсії мод широко застосовується в сучасних токамаках. Теоретично передбачене збільшення ефективності конверсії внаслідок інтерференції швидкої хвилі, що відбита від шару непрозорості, з хвилею, що відбита від відсічки з боку сильного магнітного поля, було вперше експериментально підтверджено в (3He)D-експериментах на токамаці JET. Цей ефект нещодавно апробовано в (3He)H-плазмі, яка розглядається як один із сценаріїв ВЧ-нагрівання на початковій стадії роботи ITER. Внаслідок присутності в плазмі JET дейтерієподібних домішок (C6+, 4He) утворювався додатковий шар непрозорості, що визначав умови інтерференції хвиль. Різна поведінка коефіцієнту конверсії, що спостерігалася за різної концентрації іонів 3He, аналізується в роботі на основі теорії конверсії швидких хвиль в плазмі з двома шарами непрозорості.

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.

The problem of the conversion, reflection and transmission of the fast Alfvén wave propagating in multicomponent nonuniform plasmas is studied. The dependences of the wave scattering characteristics on the plasma composition and parallel wave number have been obtained. The results can be used to control the part of the launched power converted to the slow short wavelength mode and to prevent the essential reflection of the wave power back to the antenna. Вивчається задача конверсії, відбиття та проходження швидкої магнітозвукової хвилі, яка поширюється у багатокомпонентній неоднорідній плазмі. Отримано залежності характеристик проходження хвилі від складу плазми та від паралельного хвильового вектора. Отримані результати можуть бути використані для керування частиною енергії хвилі, яка конвертується у короткохвильову моду, та для запобігання суттєвого відбиття енергії хвилі назад до антени. Изучается задача конверсии, отражения и прохождения быстрой магнитозвуковой волны, распространяющейся в многокомпонентной неоднородной плазме. Получены зависимости характеристик прохождения волны от состава плазмы и от параллельного волнового вектора. Полученные результаты могут быть использованы для управления частью энергии волны, которая конвертируется в коротковолновую моду, и для предотвращения существенного отражения энергии волны назад к антенне.

A horizontal thin layer of ferrofluid is bordered by a solid and open to an inert gas on the other side. It is submitted to a heat gradient and a weak magnetic field, both being normal to the free deformable surface, leading to a coupling between the Marangoni phenomenon, induced by the variation of surface tension along the free deformable surface and the isothermal Cowley-Rosensweig problem, consequence of the magnetic field. The study of the steady compatibility condition shows a new pattern of stationary instability. The critical wavenumber is O(pBo), the Bond number Bo being smaller than 1, at a minima of the Marangoni number, that could be much less thus than its classical undeformable counterpart. For large wavelengthes, the Marangoni number depends on the Galileo number in contradistinction to earlier results., info:eu-repo/semantics/published

This paper reports on ITER-relevant ion cyclotron resonance frequency (ICRF) physics investigated on JET in 2003 and early 2004. Minority heating of helium three in hydrogen plasmas—(3He)H—was systematically explored by varying the 3He concentration and the toroidal phasing of the antenna arrays. The best heating performance (a maximum electron temperature of 6.2 keV with 5 MW of ICRF power) was obtained with a preferential wave launch in the direction of the plasma current. A clear experimental demonstration was made of the sharp and reproducible transition to the mode conversion heating regime when the 3He concentration increased above ~2%. In the latter regime the best heating performance (a maximum electron temperature of 8 keV with 5 MW of ICRF power) was achieved with dipole array phasing, i.e. a symmetric antenna power spectrum. Minority heating of deuterium in hydrogen plasmas—(D)H—was also investigated but was found inaccessible because this scenario is too sensitive to impurity ions with Z/A = 1/2 such as C6+, small amounts of which directly lead into the mode conversion regime. Minority heating of up to 3% of tritium in deuterium plasmas was systematically investigated during the JET trace tritium experimental campaign (TTE). This required operating JET at its highest possible magnetic field (3.9 to 4 T) and the ICRF system at its lowest frequency (23 MHz). The interest of this scenario for ICRF heating at these low concentrations and its efficiency at boosting the suprathermal neutron yield were confirmed, and the measured neutron and gammay ray spectra permit interesting comparisons with advanced ICRF code simulations. Investigations of finite Larmor radius effects on the RF-induced high-energy tails during second harmonic (ω = 2ωc) heating of a hydrogen minority in D plasmas clearly demonstrated a strong decrease in the RF diffusion coefficient at proton energies ~ 1 MeV, in agreement with theoretical expectations. Fast wave heating and current drive experiments in deuterium plasmas showed effective direct electron heating with dipole phasing of the antennas, but only small changes of the central plasma current density were observed with the directive phasings, in particular at low single pass damping. New investigations of the heating efficiency of ICRF antennas confirmed its strong dependence on the parallel wavenumber spectrum. Advances in topics of a more technological nature are also summarized: ELM studies using fast RF measurements, the successful experimental demonstration of a new ELM-tolerant antenna matching scheme and technical enhancements planned on the JET ICRF system for 2006, they being equally strongly driven by the preparation for ITER.