ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРИСТЕНОЧНОЙ ПЛАЗМЫ НА ПОГЛОЩЕНИЕ НГ ВОЛН И ПЕРЕХОД В РЕЖИМ УЛУЧШЕННОГО УДЕРЖАНИЯ

Лашкул С.И., Будников В.Н., Дьяченко В.В., Есипов Л.А., Итс Е.Р., Кантор М.Ю., Куприенко Д.В., Попов А.Ю., ¹Сахаров И.Е., ¹Шаталин С.В., ¹Чечик Е.О.

Физико-Технический Институт им. А.Ф. Иоффе, 194021, С-т Петербург, Россия
¹СПбГТУ С-т Петербург, Россия

    В экспериментах по НГ нагреву удалось целенаправленно получить условия, когда реализуется только или параметрическое или линейное поглощение НГ волны при одной и той же мощности дополнительного ВЧ нагрева. Это было осуществлено в экспериментах с контролируемым перемещением плазменного шнура вдоль большого радиуса тора. Оказалось, что такое перемещение наружу на 0.5 см вызывает переход в режим улучшенного удержания и, соответственно, получение более высокой температуры электронов как в центре, так и на периферии по сравнению с центральным или смещенным внутрь положением шнура. Величина электронной температуры существенно влияет на механизм взаимодействия НГ волн с электронами и ионами плазмы. В плазме, имеющей меньшую электронную температуру присходит возбуждение интенсивной параметрической неустойчивости. На периферии плазмы с помощью ленгмюровских зондов наблюдаются сателиты, сдвинутые в "красную" область на одну или несколько ионных циклотронных гармоник от основной частоты. Генерация быстрых ионов также как и рост электронной температуры и плотности на r=6-7см в этом случае свидетельствует о периферийном поглащении ВЧ мощности.   При более высокой электронной температуре  и,  соответственно,  более  высоких  порогах  параметрической неустойчивости волна доходит до центра плазмы где поглощается в области НГ резонанса.

 ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТЫ ПЛАЗМЫ В УСЛОВИЯХ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО И ЛИНЕЙНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ НГ ВОЛН НА ТОКАМАКЕ ФТ-2

Д.В. Куприенко, А.А. Боревич, В.Н. Будников, В.В. Дьяченко, Л.А. Есипов, Е.Р. Итс, М.Ю. Кантор, С.И. Лашкул, Д.А. Малевский, Е.О. Чечик

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

    Согласно гипотезе [1], механизм поглощения и область выделения ВЧ мощности в плазме определяются значением электронной температуры и плотности плазмы. Для экспериментального доказательства этой гипотезы в настоящей работе создаются режимы параметрического и линейного поглощения ВЧ мощности в плазме токамака ФТ-2 и исследуется поведение электронов при НГ нагреве (100 кВт, 920 МГц). Эти режимы получаются при разной электронной температуре в омической стадии разряда, которая управляется смещением плазменного шнура вдоль большого радиуса тора [2]. Более высокая омическая температура, получающаяся при наружном смещении шнура приводила к эффективному НГ нагрев ионов и связанному с ним нагреву электронов в центральном керне разряда. В этом случае центральная электронная температура при дополнительном НГ нагреве увеличивалась вдвое, а плотность плазмы в 1.5 раза. Совокупность данных указывает на центральное поглощение ВЧ мощности в области трансформации возле НГ резонанса, рассчитанной для волны с N_||~2, формирующейся у ВЧ антенны. При смещении шнура внутрь электронная температура в омическом разряде уменьшалась, что приводило к параметрическому распаду и поглощению НГ волны на периферии плазмы и значительному снижению эффективности НГ нагрева. Совокупность экспериментальных данных говорит в пользу гипотезы о роли параметрического распада ВЧ волны при НГ нагреве плазмы.
    Измерения эволюции электронной температуры проводились с помощью высокочувствительной многоимпульсной системы томсоновской диагностики, основанной на принципах лазерного многопроходного внутрирезонаторного зондирования плазмы [3]. С ее помощью были получены детальные данные об эволюции электронной температуры и плотности в условиях параметрического и линейного поглощения ВЧ мощности. В комбинации с измерениями плотности по СВЧ интерферометру эти данные позволяют получить распределение электронной температуры и плотности на магнитной поверхности в случае сильного тороидального смещения плазменного шнура и с помощью численных кодов провести анализ энергетического баланса в этих условиях НГ нагрева.

    Работа поддержана грантами РФФИ-97-02-18084, РФФИ-95-02-04072 и INTAS-RFBR 95-1351.

   1. Budnikov V.N., lrzak M.A. Plasma Physics and Contr. Fusion, 1996, 38, 12A, p. 135
   2. Кантор М.Ю., Куприенко Д.В. Письма в ЖТФ, 1997, 23, 8, стр. 65
   3. Budnikov V.N., Dyachenko V.V. et al. 24th EPS Conf., Berchtesgaden, 1997, v.II, p. 681

Selfconcistent Determination of the Ambipolar Electric Field and the Longitudinal Plasma Velocity in Nonsymmetric Toroidal Magnetic Confinement Systems

L.M. Kovrizhnykh

Plasma Physics Laboratory,General Physics Institute, Moscow,Rassian Federation

    A closed set of equations for the ambipolar electric field and the longitudinal plasma velocity is obtained for toroidal systems that are neither axially nor helically symmetric. It is shown that, contrary to the case of symmetric systems, for which, in the absence of external charge and momentum sources, correct to first-order terms in the Larmor radius, the time-independent equation for the longitudinal plasma velocity is equivalent to the ambipolarity constraint, in the case of nonsymmetric systems, correct to the same order in the Larmor radius, this equation significantly differs from the ambipolarity constraint. As a result, it becomes possible to derive a complete closed system of equations for the ambipolar electric field and the longitudinal plasma velocity by solving the kinetic equation that is used to calculate the diffusive fluxes. The relation between these equations and MHD equations (derived in the Chew-Goldberger-Low approximation) for a plasma with anisotropic pressure is discussed.

КРОССПОЛЯРИЗАЦИОННОЕ РАССЕЯНИЕ В ВЕРХНЕМ ГИБРИДНОМ РЕЗОНАНСЕ ЗОНДИРУЮЩЕЙ ВОЛНЫ И НОВЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ДИАГНОСТИКИ ФЛУКТУАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ В ТОКАМАКЕ.

Ларионов М.М., Булыгинский Д.Г., Гурченко А.Д., Гусаков Е.З., Коркин В.В, Новик К.М., Петров Ю.В., Селенин В.Л., Степанов А.Ю.

ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

    Коротковолновая магнитная турбулентность может играть существенную роль в процессах переноса энергии и частиц в плазме токамака, приводя к разрушению системы вложенных магнитных поверхностей. Информация о её уровне и спектрах в центральных областях плазмы скудна. Как правило о ней судят по времени жизни в разряде убегающих электронов или экстраполируя результаты зондовых измерений в периферийной  плазме.   Единственной  диагностикой  дающей  информацию непосредственно   из   горячих   областей   плазмы   является   диагностика кроссполяризационного рассеяния (КПР) электромагнитного излучения при распространении поперёк внешнего магнитного поля [1]. Эта диагностика была осуществлена на токамаке Tore Supra [2], где были получены первые данные о флуктуациях магнитной компоненты турбулентности.
    Как представляется авторам настоящей работы, постановка эксперимента по КПР в [2] не была оптимальной и не позволяла получить информацию о пространственном распределении магнитной турбулентности. В настоящей работе развивается альтернативная схема использующая эффект КПР в Верхнем Гибридном Резонансе (ВГР) зондирующей волны. Преимущества этой схемы сводятся к следующим:   1) Поглощение маскирующего сигнала обычного рассеяния на флуктуациях плотности в слое ВГР, подавление связанного с ними паразитного КПР;    2) Рост сечения КПР в ВГР;    3) Возможность измерения длины волны флуктуаций по времени задержки сигнала КПР;    4) Возможность локализации процесса рассеяния на коротковолновых флуктуациях по положению ВГР.
    В работе приведены результаты первых экспериментов по наблюдению эффекта КПР в области ВГР зондирующей волны в токамаке ФТ-1, вызванного искусственно возбуждёнными в плазме нижнегибридными волнами. Эксперименты выполнены в двух режимах разряда токамака с типичными параметрами В=1 Тл, I_р=5 кА, n_e(0)=6Ч10¹² см^-3 и В=1 Тл, I_р=30 кА, n_e(0)=1.2Ч10¹³ см^-3 Нижнегибридная мощность 20 кВт вводилась на частоте 360 МГц. Зондирование плазмы осуществлялось СВЧ излучением на частоте 27.6 ГГц мощностью 100 Вт, модулированным по амплитуде с частотой 10 МГц.
    Экспериментально показано, что задержка сигнала КПР в ВГР составляет 20-30 нс. Уровень сигнала КПР измерен на уровне 10^-2 от сигнала рассеяния назад (так называемого усиленного рассеяния).
    Кроме того в работе приводятся результаты расчёта сигнала КПР в ВГР, вызванного как флуктуациями магнитного поля, так и флуктуациями плотности. Показано соответствие полученных экспериментальных результатов предсказаниям теории.

    Работа частично поддержанна грантами РФФИ 96-02-17913, 96-02-17946.

    Литература.
   1. Lehner Т., Gresillon D. et. al. Proc. EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Phys., 1985, p. 664
   2. X. Zou et. al. Proc. 20th EPS Conf. on Controlled Fusion and Plasma Phys. Lisbon, 1993, v. Ill, p. 1091

Волосов В.И.

Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН, г.Новосибирск, Россия

    Для поддержания стационарного режима работы магнитного термоядерного реактора обычно предполагается, что альфа частицы (продукты реакции) удерживаются в объеме реактора и передавая свою энергию плазме компенсируют потери энергии из плазмы. В этой схеме возникает ряд проблем, некоторые из которых подробно обсуждались , например при проектировании ИТЕРа [1]. Однако некоторые из них требуют более детальной экспериментальной проверки. Одна из них - это отсутствие МГД активности за счет альфа частиц в режиме самоподдержания DT реакции [2]. Для DD и D₃He реакций помимо проблемы МГД активности существует проблема возрастания бета-альфа до величин сравнимых с бета плазмы .
    Эти проблемы отсутствуют, в случае когда альфа частицы выводятся из реактора за пролетные времена, оставляя в плазме практически всю свою энергию. В качестве примера такой системы рассматривается схема реактора на основе асимметричной центробежной ловушки, в которой правая и левая магнитные пробки выполняют различные функции. Через одну из них вводятся в плазму электрические поля, осуществляется нагрев ионной компоненты и стабилизация плазмы, через другую выводятся продукты реа.кции на энергетический конвертор [3]. Рассмотрены проблемы, связанные с использованием подобной системы .

    Литература
   [1] ITER - preprints, 17th IAEA Fusion Energy Conference, Montreal, 7-11 Oct. 1996
   [2] S.J. Zweben et.al. Nuclear Fusion, 1995, v.35, №8, p.839
   [3] В.И. Волосов Физика. Плазмы, 1997, т.23, №9, c.811

ЛАМИНАРНОЕ НАСЫЩЕНИЕ ЖЕЛОБКОБОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ В ТОКАМАКЕ С УЧЁТОМ РЕЛАКСАЦИИ ПРОФИЛЕЙ ТОКА И ДАВЛЕНИЯ

Беклемишев А.Д.

Институт Ядерной Физики им. Г.И.Будкера СО РАН, Новосибирск, Россия

    Насыщение идеальной желобковой неустойчивости в системе с винтовой симнетрией рассмотрено в [1], где найдено новое равновесие, соответствующее моде конечной амплитуды. Структура этого равновесия содержит спнгулярности, так что при учёте даже малой диссипации должна произойти его быстрая релаксация. Учёт диссипативной релаксации в процессе образования нового равновесия произведён на основе квази-Лагранжева формализма развитого в [2]. Показано, что происходит изменение фоновых профилей давления и температуры снаружи от сепаратрисы, и, в зависимости от параметров задачи, ламинарное самосогласованное насыщение происходит без сингулярностей н существенного перезамыкания.
    Двумерные нелинейные уравнения для винтовых и желобковых мод в системе с винтовой симметрией [2.3] обобщены на случай тора с большим аспектным отношением (равновесие округлыми сечениями магнитных поверхностей). Показано, что баллонность возмущений приводит к тому, что сингулярные токи и, значит, диссипация локализованы преимущественно на внешней стороне тора, в отличие от цилиндрических мод, где они распределены равномерно по длине системы. Этим обусловлено изменение скейлингов для амплитуды насыщенной моды и результирующего переноса.

    Литература.
   1. Beklemishev A.D. Phys. Fluids В. 1991, 3, p.1425
   2.Beklemishev A.D. Institute for Fusion Studies report IFSR#517, Austin, 1991
   3. Беклемишев А.Д., Погуце О.П., Физика плазмы, 1989, 15, стр.650

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТЕРМОЯДЕРНЫХ АЛЬФА-ЧАСТИЦ С НИЖНЕГИБРИДНЫМИ ВОЛНАМИ В ТОКАМАКЕ

Савельев А.Н., Пилия А.Д.

ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, С.Петербург, Россия

    В данной работе рассмотрена квазилинейная диффузия энеpгичных альфа-частиц, взаимодействующих с нижнегибридными (НГ) волнами в тороидальной плазме. Существенной чертой этого взаимодействия является то, что характерные баунс периоды для таких частиц много меньше как столкновительного, так и квазилинейного временных масштабов, поэтому квазилинейное воздействие высокочастотного (ВЧ) электрнческого поля эффективно усредняется вдоль траекторий частиц. Это обстоятельство позволяет описывать популяцию альфа-частиц функцией распределения, зависящей от величин, являющхся интегралами движення в отсутствии ВЧ поля. В дрейфовом приближении, адекватно описывающем невозмущенное движение частиц в токамаке, отдельная траектория вполне определена такими тремя интегралами движения, как энергия, поперечный   и   продольный   адиабатические   инварианты,   и,   таким   образом, рассматриваемая задача в полной постановке оказывается трехмерной, а с учетом пространственной диффузии и четырехмерной. Чтобы упростить задачу, сохранив, тем не менее, всю основную ее специфику, мы полагали пространственную диффузию отсутствующей и ограничились приближением "тонких бананов", то есть считали, что невозмущенное движение частиц происходит вдоль магнитных силовых линий. В такой модели проблема сводится к решению двумерного квазистационарного уравнения Фоккера-Планка  в  каждой точке  вдоль малого  радиуса токамака  с  использованием соответствующего   тензора   квазилинейной   диффузии,   вычисляемого   быстрым нижнегибридным ходом, описанным в [1]. Основные результаты работы могут быть сформулированы следующим образом:
  1) Квазилинейная диффузия быстрых ионов, взаимодействующих с НГ волнами является сушественно двумерной.
  2) Цилиндрическая модель недостаточна для описания малой добавки быстрых ионов в реальном токамаке.
  3) Наиболее важным следствием воздействия НГ волн на быстрые альфа-частицы по-видимому является возрастание доли запертых частиц, что может влиять на стабильность плазмы. В тоже время едва ли можно ожидать существенного влияния тороидальных эффектов на поглощение мощности НГ волн альфа-частицами. Принимая во внимание малый вклад альфа-частиц в общее затухание НГ волн, можно ожидать, что в самосогласованных вычислениях применение простой одномерной модели альфа-частичного поглощения НГ волн вполне оправдано. Проверка этого предположения является целью дальнейшей работы.

    Литература.
   1. A.R. Esterkin, A.D. Piliya. Nuclear Fusion, 1996. 3б(11), 1501-1512.

НИЖНЕГИБРИДНЫЙ МОДУЛЬ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО КОДА ASTRA

Савельев А.Н, Пилия А.Д.

ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН, С.Петербург, Россия

    Для самосогласованного моделирования генерации нижнегибридных (НГ) токов увлечения необходимо одновременно с уравнениями для распространения и затухания НГ волн решать уравнения, описывающие транспорт энергии и частиц.Удобную возможность для подобного моделирования предоставляет программный комплекс для анализа и моделирования транспортных процессов в токамаке (ASTRA), снабженный нижнегибридным модулем, написанным на основе быстрого нижнегибридного кода [1]. Высокая скорость работы НГ модуля приводит к. не слишком сильному замедлению вычислений, что позволяет осуществить процесс моделирования на среднем персональном компьютере даже при использовании ста лучевых траекторий. В настоящей работе описан интерфейс, необходимый для сопряжения НГ кода с системой ASTRA и представлены некоторые результаты моделирования.

    Литература.
   1. A.R.Estsrkin, A.D.Piliya. Nuclear Fusion, 1996, 36(11), 1501-1512.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УСИЛЕННОГО РАССЕЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ПРОСТРАНСТВЕННО НЕОДНОРОДНОЙ ПЛАЗМЕ

Кетиладзе Г.Т., Пилия А.Д.

ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

    В настоящее время в лаборатории Физики Высокотемпературной Плазмы ФТИ им. А.Ф. Иоффе проводится серия экспериментов по обнаружению и исследованию собственных коротковолновых плазменных волн с использованием метода усиленного рассеяния (УР) [l]. Важной задачей, в частности, является обнаружение ионно-бернштейновских плазменных волн (ИБВ). Согласно [2], при выборе этих волн в качестве мишени для рассеяния, по сигналу УР можно судить о температуре и относительной концентрации фракции горячих частиц в плазме.
    Теория усиленного рассеяния необыкновенной плазменной волны с учетом тепловых эффектов описана в работе [1]. При выводе выражения для интенсивности paссеянной волны пренебрегается различием положения резонансов для падающей и рассеянной волн, обусловленного изменением частоты рассеянной волны в результате взаимодействия с волной мишени. Кроме того, волновой вектор волны мишени считается постоянным.
    В настоящей работе производится обобщение результатов [1] с учетом ряда особенностей ИБВ. При их характерных частотах сдвиг положения резонанса для рассеянной волны не является, вообще говоря, малым. Также и резко зависящий от координаты волновой вектор ИБВ нельзя считать постоянным вблизи резонанса. Наконец, слабозатухающий характер собственных волновых мод требует уточнения понятия спектральной плотности флуктуаций в неоднородной плазме.
    В рамках работы создан эффективный численный код для расчета сигнала усиленного рассеяния. В нем используются уточненные (с учетом отмеченных особенностей ИБВ) выражения для расчета сигнала УР. Для корректного определения уровня флуктуаций слабозатухающих собственных мод использован развитый в [2] подход, учитывающий нелокальность связи интенсивности волны мишени с эффективной температурой неоднородной плазмы.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, номер гранта 95-02-05423а.

    Литература.
   1. Novik K.M., Piliya A.D., Plasma Phys. Control Fusion, 1993,v.35,pp.357-381.
   2. Piliya A.D., Saveliev A.N., Bulanin V.V., Phys. Plasmas, 1995, v.2(6), pp.1-7.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОНИКНОВЕНИЯ СГУСТКОВ ПЛАЗМЫ В ТОРОИДАЛЬНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Коротаев К.Н., Савёлов А.С., Смирнов В.М.

Московский государственный инженерно-физический институт (технический университет), Москва, Россия

     В установках с магнитным удержанием важной проблемой является подача рабочего вещества с высокой удельной энергией. В работах [1,2] рассмотрены механизмы вхождения плазмы в магнитное поле и её последующего проникновения за счет образования электрического поля поляризации и было показано, что наилучшим образом в магнитное поле проникают плоские сгустки плазмы [3]. Под плоским мы понимаем такой сгусток плазмы, у которого размеры в направлении поперечном магнитному полю и скорости сгустка  существенно  меньше  размеров   вдоль магнитного поля. В данной работе приводятся результаты численного моделирования проникновения сгустков в тороидальное магнитное поле методом крупных частиц. Рассматриваются сгустки плазмы размеры которых   меньше большого и малого радиусов тора (рис.1).

Рис.1 Конфигурация магнитного поля и первоначальной формы сгустка.

Исследуется различие в процессах проникновения плазмы в тороидальное магнитное поле с различным соотношением между ними. В случае с R_b/R_m>> l, показано что существует узкий диапазон параметров плазмы для которых сгусток проникая в магнитное поле, останавливался в центре тороидальной камеры. При этом значительная часть плазменного сгустка отражается на границе магнитного барьера. Причиной этого является близость концентрации плазмы к критическому значению, при котором происходит отражение плазмы. Увеличение плотности плазмы приводит к тому, что плазменный сгусток пробивает тороидальное магнитное поле, попадая на внутреннюю стенку камеры. В случае R_b/R_m~ l параметры сгустка можно варьировать в более широких пределах. Это происходит из-за наличия больших градиентов магнитного поля и позволяет подбирать параметры сгустка таким образом, что большая его часть проникает в центр тороидальной камеры, останавливаясь там. Было также показано, что плазма сгустка растекается вдоль магнитных силовых линий, образуя альфеновские крылья, что приводит к дополнительному торможению сгустка.

    Литература.
   1. Miguel Galvez: "Computer simulations of finite plasma streams convected across a magnetized vacuum." Phis. Fluids B, 1989, v 1, 2516.
   2. Joseph E. Borovsky: "Limits on the cross-field propagation of streams of cold plasma", Phys Fluids, 1987, v 30, 2518.
   3. Korotaev К.N., Smirnov V.М., Savjolov A.S., «Modelling of dynamics of penetration of plasmoids in cross magnetic field» - Proc. of XXIII Int. Conf. on Phen. Ion. Gases (ICPIG), Toulouse, France, July 17-22, 1997, v. V, p. 62-63.

МГД АКТИВНОСТЬ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ МАГНИТНЫМ ШИРОМ, А ТАКЖЕ ПРЕДЕЛЬНЫМИ ЗНАЧЕНИЯМИ b_p НА Т-10

Кислов Д.А., Есипчук Ю.В., Мартынов А.А., Саврухин П.В., Сушков А.В.

РНЦ "Курчатовский институт", Москва, Россия

    На токамаке Т10 были проведены эксперименты по получению режимов с улучшенным удержанием в разрядах с отрицательным магнитным широм [1]. Одной из задач в этих экспериментах было получение из стандартных профилей q (г) на стационарной стадии разряда (q (о)~ 1) профилей с q_min (г) >2 и зоной с отрицательным магнитным широм путем ЭЦ генерации неиндукционного тока в направлении противоположном направлению разрядного тока. В режимах с достаточно низкими величинами разрядного тока I_р= 75-100 кА и достаточно высокими величинами генерируемого тока наблюдалась сложная картина изменений в плазме, связанная с развитием МГД неустойчивостей. В результате эволюции профиля q (г) вызываемого ЭЦ генерацией тока в центральных областях плазменного шнура развивались крупномасштабные МГД неустойчивости с m = 2, приводящие к одному или к серии малых срывов.
    После срывов на сигналах рентгеновских камер-обскур наблюдалось вращение островной структуры, идентифицированной как две тороидально зацепленных моды с m = 2/n = 1 развившихся на поверхностях с q =2 в зоне с положительным и в зоне с отрицательным магнитным широм. В дальнейшем, исчезновение внутренней моды с m= 2 приводила к росту электронной температуры и резкому увеличению частоты вращения внешней моды с m = 2. Таким образом, развитие крупномасштабных МГД неустойчивостей в условиях эксперимента препятствовало формированию профиля q ( г) с q_min (г)>2 и переходу в режим с улучшенным удержанием.
    В разрядах с разрядным током I_р = 75 кА, и инжектируемой ЕС мощностью до 1.3 Мвт, при генерации тока в направлении разрядного тока наблюдалось явление, идентифицированное, как мягкий предел по b. Внезапный рост МГД активности приводил к падению электронной температуры во внутренних областях плазмы (внутри поверхности q = 2), которое происходило за времена порядка десятков миллисекунд. Вращение тороидально зацепленных мод с m = 2/n =1 и m = 1/n = 1 наблюдалось во время и после спада электронной температуры. Согласно расчетов по коду ASTRA, плотность будстреп-тока в районе поверхности q = 2 составляла ~ 70% от полной плотности тока. Таким образом, можно предполагать, что предел по b в эксперименте был обусловлен развитием неоклассической тиринг-моды с m = 2/n = 1.

    Литература
   1. Кирнева Н.А., Есипчук Ю.В. и др. - Эта конференция.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ИНТЕРФЕРОМЕТРИЧЕСКОМУ УСИЛЕННОМУ РАССЕЯНИЮ В ПЛАЗМЕ С НЕОДНОРОДНЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ

Каганская Н.М., Гусаков Е.3., *Крэмер М., *Морсинчик П., Селенин В. Л.

ФТИ им А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
* Рурский университет, Бохум, ФРГ

    Диагностика Усиленного Рассеяния (УР), основанная на эффекте увеличения сечения рассеяния СВЧ излучения в области Верхнего Гибридного Резонанса (ВГР), широко применялась последние годы для исследования колебаний плазмы нижнегибридного частотного диапазона [1]. Среди привлекательных особенностей этой диагностики - хорошая локальность, большая величина рассеянного сигнала и возможность использования сравнительно низкочастотного СВЧ излучения для исследования коротковолновых плазменных колебаний.   Вместе с тем, существенным недостатком этой диагностики является отсутствие разрешения по волновым векторам флуктуаций, связанное с резким изменением поля зондирующей волны в окрестности ВГР.
    Последнее время были предложены корреляционная и интерферометрическая модификации диагностики УР, восполняющие этот пробел [2,3]. Эти модификации, основанные на зависимости фазы рассеянного сигнала от фазы сигнала в точке ВГР, разрабатывались в экспериментах на линейных плазменных установках, в которых ВГР недоступен, и зондирование осуществлялось через узкую область непрозрачности.
    В настоящей работе эксперименты по Интерферометрическому УР (ИУР) впервые проведены на установке BOXES [4] с неоднородным магнитным полем, моделирующим геометрию токамака. Возбуждение зондирующей волны на частоте f_i=2.45 ГГц осуществлялось со стороны сильного поля и исследовались интерферограммы сигнала рассеяния на специально возбужденных нижнегибридных волнах. Сканирование положения ВГР осуществлялось небольшим изменением частоты зондирующей волны. По данным ИУР восстановлена пространственная структура возмущения плотности в нижнегибридной волне. Проведено сопоставление с данными измерений с помощью интерферометрической зондовой диагностики, показано хорошее соответствие результатов.
    Таким образом показано, что с помощью ИУР возможно не только измерение спектра волновых чисел, но и непосредственное восстановление пространственной структуры возмущения электронной плотности плазмы.

    Работа поддержана грантом РФФИ 96-02-17913.

    Литература.
   1. Novik К.М. and Piliya A.D., Plasma Phys. Control. Fusion, 1993, 35, 357
   2. Arkhipenko V.I., Budnikov V.N., Gusakov E.Z., Selenin V.L., Simonchik L.V., Tech. Phys. Lett., 1993,19,20
   3. Gusakov E.Z., Kaganskaya N.М., Lvov M.V., Selenin V.L., Contr. papers ICPP 96, V2, Nagoya, 1996
   4. Bruesenhaber В., Kraemer M. PPCF, 1997, 39, 389-405

НАБЛЮДЕНИЕ ЭФФЕКТА ЗАДЕРЖКИ СИГНАЛА УСИЛЕННОГО РАССЕЯНИЯ  НА ВОЛНАХ НИЖНЕГИБРИДНОГО ДИАПАЗОНА В ТОКАМАКЕ ФТ-1.

Селенин В.Л., Булыгинский Д.Г., Гурченко А.Д., Гусаков Е.З., Коркин В.В., Ларионов М.М., Новик К.М., Петров Ю.В., Степанов А.Ю.

ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия

    Диагностика коротковолновых плазменных колебаний методом Усиленного Рассеяния (УР) микроволнового излучения, основанная на возрастании сечения рассеяния в окрестности Верхнего Гибридного Резонанса (ВГР) активно развивалась и использовалась последние годы для исследования распространения волн нижнегибридного частотного диапазона и продуктов их параметрического распада [1]. Среди достоинств этой диагностики: как высокая эффективность рассеяния, связанная с ростом поля зондирующей и рассеянной волн и возможностью использования сравнительно низкочастотного излучения, так и хорошая локализация измерений в окрестности ВГР. Существенным недостатком диагностики до последнего времени являлось отсутствие разрешения по волновым векторам, связанное с быстрым изменением волнового вектора зондирующей волны в окрестности ВГР. Последнее время [2] была предложена и апробирована в экспериментах на линейных установках время-пролётная модификация диагностики УР, основанная на прямой пропорциональной зависимости времени задержки сигнала рассеяния в ВГР от волнового вектора плазменных флуктуаций.
    В настоящей работе приводятся результаты первых наблюдений эффекта задержки сигнала рассеяния назад в ВГР в токамаке. Эксперименты выполнены на токамаке ФТ-1 в режимах с типичными параметрами В=1 Тл, I_р=5 кА, n_е(0)=6Ч10¹² см^-3 и В=1 Тл, I_р=30 кА, n_е(0)=1.2Ч10¹³ см^-3. В качестве тестовой волны на которой происходило УР использовалась нижнегибридная волна на частоте 360 МГц, мощностью 20 кВт и колебания возбуждаемые ею в плазме. Зондирование плазмы осуществлялось СВЧ излучением на частоте 27.6 ГГц мощностью 100 Вт модулированным по амплитуде с частотой 10 МГц. Время задержки сигнала рассеяния определялось по смещению фазы амплитудной модуляции в сигнале рассеяния и оказалось равным 10-20 нс, что соответствует значениям длины волны рассеивающих флуктуаций равным 3-1.5 мм. Максимальные значения сигнала рассеяния достигались при совмещении положения ВГР зондирующей волны и нижнегибридного резонанса тестовой волны. Обнаруженные времена задержки сигнала УР подтверждены в независимых экспериментах с зондирующей волной линейно модулированной по частоте.

    Работа поддержана грантами РФФИ 96-02-17913, 96-02-17946, грантом ИНТАС 94-2236, и грантом научной школы 96-15-96367

    Литература.
   1. Novik К.М., Piliya A.D. Plasma Phys. Control. Fusion, 1994, 36, 357
   2. Arkhipenko et. al. Plasma Phys. Control. Fusion, 1995, 37, A347

Моделирование потока атомов перезарядки в экспериментах с нижнегибридным нагревом и совместным использованием нижнегибридного нагрева и быстрого подъема тока.

А.Ю. Попов, В.Н. Будников, В.В. Дьяченко, Л.А. Есипов, С.И. Лашкул, И.Е. Сахаров, О.Н. Щербинин

Физико-Технический Институт им. А.Ф. Иоффе, 194021, С.-Петербург, Россия

    На токамаке ФТ-2 ведутся эксперименты по нижнегибридному нагреву (НГН) плазмы (P_rf Ј 150 kW,  f = 920 MHz), в ходе которых определены условия эффективного нагрева ионов и перехода в режим Н-моды. В экспериментах при одновременном НГН и подъеме тока наблюдался нагрев ионов и существенное улучшение удержания энергичных частиц в центре разряда. Было отмечено значительное снижение потоков высокоэнергичных атомов перезарядки, появление которых характерно для НГ нагрева. Определение профиля ионной температуры по потокам атомов перезарядки достаточно сложная задача. Обычно используется моделирование результатов, полученных при сканировании в полоидальной плоскости тороидальной камеры . Это тем более необходимо в нашем случае, когда с одной стороны под действием НГ волны образуется значительная группа высокоэнергичных ионов с поперечной составляющей скорости (т.е. увеличивается число тороидально запертых и локально запертых частицы), с другой стороны, из-за влияния быстрого подъема тока, восстановление профиля ионной температуры по потокам атомов перезарядки еще в большей степени затруднительно.Для восстановления профиля ионной температуры по экспериментальным данным, при учете наличия в плазме большого числа запертых частиц, применялся специально разработанный код

 ОБ ОЦЕНКАХ ПРОФИЛЯ ЯВЛЕНИЯ ПЛАЗМЫ В СТЕЛЛАРАТОРАХ ПО МАГНИТНЫМ ИЗМЕРЕНИЯМ

Пустовитов В.Д.

Российский Научный Центр "Курчатовский Институт", Москва, Россия

    Известно, что информация, полученная из внешних магнитных измерений, недостаточна для определения профилей тока или давления в токамаках [1-3]. Этот вывод является частным следствием общих законов электродинамики и должен быть безоговорочно справедлив и для стеллараторов [4]. Однако в последнее время для стеллараторов активно отстаивается противоположная точка зрения [5-7].
    Фактически при этом речь идет о приближенных оценках, но степень достоверности этих оценок не обсуждается. Цель настоящего сообщения - восполнить этот пробел и наглядно продемонстрировать ограничения, внутренне присущие магнитной диагностике. На конкретных примерах показано, что и в стеллараторах разрешающая способность магнитной диагностики может быть недостаточной для достоверных выводов о профиле давления плазмы.

   [1] Lao L.L. et al, Nucl. Fus., 1990, Vol. 30, p. 1035.
   [2] Blum J., et al, Nucl. Fus., 1990, Vol. 30, p. 1475.
   [3] Alladio F., Micozzi P., Nucl. Fus. 1995, Vol. 35, p. 305.
   [4] Pustovitov V.D., Fusion Engineering and Design, 1997, Vol. 34-35, p. 689.
   [5] KuznetsovA.B., Shchepetov S.V., Sychugov D.Yu., Nucl. Fus. 1994, Vol. 34, p. 185.
   [6] Shchepetov S.V., Kuznetsov A.B., Nucl. Fus., 1996, Vol. 36, p. 1097.
   [7] Kuznetsov A.B., Shchepetov S.V., Nucl. Fus. 1997, Vol. 37, p. 371.

О ВОЗМОЖНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ МОДУЛЯЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В УСТАНОВКАХ ПО МАГНИТНОМУ УДЕРЖАНИЮ ПЛАЗМЫ

Попель С.И.

Институт динамики геосфер РАН, Москва, Россия

    Впервые исследована модуляционная неустойчивость произвольных спектров нижнегибридных (HP) волн. Исследование проведено на основе универсального нелинейного формализма, подразумевающего разбиение полей на их регулярные и случайные компоненты. Показано существенное влияние формы спектра HP волн на характер модуляционной неустойчивости. В частности, модуляционная неустойчивость очень широких спектров (которые занимают всю область в пространстве волновых векторов, где могут существовать волны) сильно ослаблена по сравнению со случаем монохроматической волны накачки. Лишь в случае очень широких волновых спектров возможно возникновение порогов модуляционной неустойчивости HP волн. Рассмотрено влияние модуляционной неустойчивости спектров HP волн в экспериментах по дополнительному нагреву плазмы и по генерации токов увлечения в установках по магнитному удержанию плазмы Показано, что существенно различается характер модуляционной неустойчивости спектров HP волн в экспериментах по дополнительному нагреву (где спектры достаточно широкие) и в экспериментах по генерации токов увлечения (где спектры, как правило, узкие и сосредоточены в области высоких продольных фазовых скоростей). Обсуждается возможность измерения интенсивности модуляционных процессов по наблюдению уширения спектров HP волн по частотам в экспериментах по генерации токов увлечения и нагреву плазмы, а также возможность управления эффективностью модуляционных процессов в этих экспериментах за счет изменения спектра инжектируемых HP волн. Оценки приведены для данных экспериментов, проведенных на токамаке JT-60.