<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE root>
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" article-type="other" dtd-version="1.2" xml:lang="en"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">Plasma Physics Reports</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="en">Plasma Physics Reports</journal-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Физика плазмы</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn publication-format="print">0367-2921</issn><issn publication-format="electronic">3034-6371</issn><publisher><publisher-name xml:lang="en">The Russian Academy of Sciences</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="publisher-id">668443</article-id><article-id pub-id-type="doi">10.31857/S0367292121100401</article-id><article-id pub-id-type="edn">XAIJRO</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en"><subject>TOKAMAKS</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru"><subject>ТОКАМАКИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Unknown</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="en">Simulations of Reflectometer Response to ITER Plasma Perturbations Caused by Alfvén Modes</article-title><trans-title-group xml:lang="ru"><trans-title>Моделирование отклика рефлектометра на возмущение плазмы ИТЭР альфвеновскими модами</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Shelukhin</surname><given-names>D. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Шелухин</surname><given-names>Д. А.</given-names></name></name-alternatives><email>shelukhin_da@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Isaev</surname><given-names>M. Yu.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Исаев</surname><given-names>М. Ю.</given-names></name></name-alternatives><email>shelukhin_da@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Medvedev</surname><given-names>S. Yu.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Медведев</surname><given-names>С. Ю.</given-names></name></name-alternatives><email>shelukhin_da@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Vershkov</surname><given-names>V. A.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Вершков</surname><given-names>В. А.</given-names></name></name-alternatives><email>shelukhin_da@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib><contrib contrib-type="author"><name-alternatives><name xml:lang="en"><surname>Mikhailov</surname><given-names>M. I.</given-names></name><name xml:lang="ru"><surname>Михайлов</surname><given-names>М. И.</given-names></name></name-alternatives><email>shelukhin_da@nrcki.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff2"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff1"><aff><institution xml:lang="en">`National Research Centre “Kurchatov Institute”</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">НИЦ “Курчатовский институт”</institution></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff2"><aff><institution xml:lang="en">National Research Centre “Kurchatov Institute”</institution></aff><aff><institution xml:lang="ru">НИЦ “Курчатовский институт”</institution></aff></aff-alternatives><pub-date date-type="pub" iso-8601-date="2023-09-01" publication-format="electronic"><day>01</day><month>09</month><year>2023</year></pub-date><volume>49</volume><issue>9</issue><issue-title xml:lang="ru"/><fpage>885</fpage><lpage>902</lpage><history><date date-type="received" iso-8601-date="2025-02-26"><day>26</day><month>02</month><year>2025</year></date></history><permissions><copyright-statement xml:lang="en">Copyright ©; 2023, Russian Academy of Sciences</copyright-statement><copyright-statement xml:lang="ru">Copyright ©; 2023, Российская академия наук</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="en">Russian Academy of Sciences</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="ru">Российская академия наук</copyright-holder></permissions><self-uri xlink:href="https://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668443">https://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/668443</self-uri><abstract xml:lang="en"><p>The KINX and VENUS codes were used for simulation of the baseline inductive and steady-state scenarios of the ITER tokamak operation. The perturbations of plasma electron density and magnetic field caused by the Alfvén modes were calculated in the flux coordinates for these scenarios. The perturbation fields obtained were converted into the engineering coordinates in order to calculate the propagation of probe electromagnetic radiation of the reflectometer using the two-dimensional full-wave TAMIC RτX code in the expected geometry of the experiment. The calculations performed show that for the baseline inductive scenario, in the case of reflection of the extraordinary wave at the lower cutoff frequency from the high magnetic field side, the electric field relative perturbations of the reflected reflectometer signal correspond to the margin of linear range of the diagnostics operation or even go out of this range. It was found that in a number of scenarios, not only the electron density perturbations, but also the magnetic field perturbations significantly contribute to the total signal perturbations that makes even more difficult the further data interpretation. Another possible problem is the narrow frequency range of probing frequencies where the Alfvén mode can be observed. In addition to simulating the reflection of electromagnetic waves from plasma, it was analyzed also the possibility of measuring the Alfvén modes parameters when the extraordinary wave pass through the plasma in the transparency window between the upper and lower cutoff frequencies of the extraordinary wave (refractometry). It is shown that at the fundamental frequency, the phase perturbations range from 3 to 60 degrees, which makes it impossible to use the amplitude-modulated refractometer for analyzing signals. The “synthetic diagnostics” approach was used, which showed itself well for simulating the operation of reflectometers at plasma facilities.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="ru"><p id="idm45181324334528">С помощью кодов KINX и VENUS для основного индуктивного и квазистационарного сценариев работы токамака ИТЭР были рассчитаны в потоковых координатах возмущения электронной плотности плазмы и магнитного поля, вызванные альфвеновскими модами. Полученные поля возмущений были переведены в инженерные координаты для расчета распространения пробного электромагнитного излучения рефлектометра с использованием двумерного полноволнового кода TAMIC RτX в реальной геометрии эксперимента. Проведенные расчеты показывают, что для отражения на нижней отсечке необыкновенной волны со стороны сильного магнитного поля в основном индуктивном сценарии относительные возмущения электрического поля отраженного сигнала рефлектометра находятся на пределе либо превышают линейную область работы диагностики. Было установлено, что возмущения сигнала в ряде сценариев в существенной степени обусловлены возмущениями магнитного поля, а не только электронной плотности, что затрудняет дальнейшую интерпретацию данных. Еще одной возможной проблемой является узкая область частот зондирующего излучения, в которой может наблюдаться альфвеновская мода. Помимо моделирования отражения электромагнитных волн от плазмы в работе также анализируется возможность измерения параметров альфвеновских мод при прохождении необыкновенной волны в окне прозрачности плазмы между верхней и нижней отсечками необыкновенной волны (рефрактометрия). Показано, что возмущение фазы на основной частоте составляет от 3 до 60 градусов, что делает невозможным использование для анализа сигнала рефрактометра с амплитудной модуляцией. Использованный подход “синтетической диагностики” может быть использован при моделировании работы рефлектометров в плазменных установках.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="en"><kwd>tokamak</kwd><kwd>Alfvén modes</kwd><kwd>reflectometry</kwd><kwd>full-wave simulations</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>токамак</kwd><kwd>альфвеновские моды</kwd><kwd>рефлектометрия</kwd><kwd>полноволновое моделирование</kwd></kwd-group><funding-group/></article-meta></front><body></body><back><ref-list><ref id="B1"><label>1.</label><mixed-citation>Fasoli A., Gormenzano C., Berk H.L., Breizman B., Briguglio S., Darrow D.S., Gorelenkov N., Heidbrink W.W., Jaun A., Konovalov S.V., Nazikian R., Noterdaeme J.-M., Sharapov S., Shinohara K., Testa D., Tobita K., Todo Y., Vlad G., Zonca F. // Nucl. Fusion. 2007. V. 47. № 6. S264.</mixed-citation></ref><ref id="B2"><label>2.</label><mixed-citation>Вершков В.А., Солдатов С.В., Шелухин Д.А., Уразбаев А.О. // ПТЭ. 2004. № 2. C. 54.</mixed-citation></ref><ref id="B3"><label>3.</label><mixed-citation>Lechte C., Conway G.D., Görler T., Tröster-Schmid C. and the ASDEX Upgrade Team // Plasma Phys. Control. Fusion. V. 59. 075006</mixed-citation></ref><ref id="B4"><label>4.</label><mixed-citation>da Graca S., Conway G.D., Lauber P., Curran D., Igochine V., Classen I., Garcia-Munoz M., Stober J., Van Zeeland M.A., Manso M.E. // Plasma Phys. Contr. Fusion. 2012. V. 54. 095014.</mixed-citation></ref><ref id="B5"><label>5.</label><mixed-citation>Hacquin S., Alper B., Sharapov S., Borba D., Boswell C., Fessey J., Menesis L., Walsh M. // Nucl. Fusion. 2006. V. 46. 714.</mixed-citation></ref><ref id="B6"><label>6.</label><mixed-citation>Heidbrink W.W. // Physics of Plasmas. 2008. V. 15. 055501.</mixed-citation></ref><ref id="B7"><label>7.</label><mixed-citation>Gorelenkov N.N., Van Zeeland M.A., Berk H.L., Cro-ker N.A., Darrow D., Fredrickson E., Fu G.Y., Heid-brink W.W., Menard J., Nazikyan R. // Physics of Plasmas. 2009. V. 16. 056107.</mixed-citation></ref><ref id="B8"><label>8.</label><mixed-citation>Borba D., Conway G.D., Günter S., Huysmans G.T.A., Klose S., Maraschek M., Mück A., Nunes I., Pinches S.D., Serra F. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2004. V. 46. P. 809.</mixed-citation></ref><ref id="B9"><label>9.</label><mixed-citation>Crocker N.A., Peebles W.A., Kubota S., Fredrickson E.D., Kaye S.M., LeBlanc B.P., Menard J.E. // Phys. Rev. Lett. 2006. V. 97. 045002.</mixed-citation></ref><ref id="B10"><label>10.</label><mixed-citation>Koenies A., Briguglio S., Gorelenkov N., Feher T., Isaev M., Lauber Ph., Mishchenko A., Spong D.A., Todo Y., Coo-per W.A., Hatzky R., Kleiber R., Borchardt M., Vlad G., Biancalani A., Bottino A. and ITPA EP TG. // Nucl. Fusion. 2018. V. 58. 126027.</mixed-citation></ref><ref id="B11"><label>11.</label><mixed-citation>Isaev M.Y., Leonov V.M., Medvedev S.Y. // Fusion Science and Technology. 2019. V. 75. 218.</mixed-citation></ref><ref id="B12"><label>12.</label><mixed-citation>Polevoi A.R., Medvedev S.Yu., Mukhovatov V.S., Kukushkin A.S., Murakami Y., Shimada M., Ivanov A.A. // J. Plasma Fusion Res. SERIES. 2002. V. 5. P. 82.</mixed-citation></ref><ref id="B13"><label>13.</label><mixed-citation>Исаев М.Ю., Медведев С.Ю., Купер Э.А. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. № 2. С. 1–11.</mixed-citation></ref><ref id="B14"><label>14.</label><mixed-citation>Betti R., Freidberg J. // Phys. Fluids B. 1992. V. 4. P. 1465.</mixed-citation></ref><ref id="B15"><label>15.</label><mixed-citation>Пустовитов В.Д., Шафранов В.Д. // Вопросы теории плазмы. Под редакцией Б.Б. Кадомцева. Вып. 15. М. Энергоатомиздат, 1987. С. 146.</mixed-citation></ref><ref id="B16"><label>16.</label><mixed-citation>Sharapov S.E., Alper B., Fessey J., Hawkes N.C., Young N.P., Nazilian R., Kramer G.J., Borba D.N., Hacquin S., De La Luna E., Pinches S.D., Rapp J., Testa D., and JET-EFDA // Contributors. 2004. V. 93. № 16. P. 165001-1.</mixed-citation></ref><ref id="B17"><label>17.</label><mixed-citation>Isaev M.Yu., Aleynikov P.B., Konovalov S.V., Medve-dev S.Yu. // 25th IAEA Fusion Energy Conference (FEC-2014), St. Petersburg, Russia, 13–18 October, 2014, TH/P3-39. http://www-naweb.iaea.org/napc/physics/FEC/FEC2014/fec2014-preprints/312_THP339.pdf</mixed-citation></ref><ref id="B18"><label>18.</label><mixed-citation>Van Zeeland M.A., Gorelenkov N.N., Heidbrink W.W., Kramer G.J., Spong D.A., Austin M.E., Fisher R.K., Garcia Munoz M., Gorelenkova M., Luhmann N., Muraka-mi M., Nazikian R., Pace D.C., Park J.M., Tobias B.J., White R.B. // Nucl. Fusion 52(2012)094023.</mixed-citation></ref><ref id="B19"><label>19.</label><mixed-citation>Heald M.A., Wharton C.B. // Plasma diagnostics with microwaves., New York–London–Sydney, John Wiley &amp; Sons Inc., 1998.</mixed-citation></ref><ref id="B20"><label>20.</label><mixed-citation>Vershkov V., Manso M., Vayakis G., Sanchez A.J., Wagner D., Walker C., Soldatov S., Kuznetsova L., Zhurav-lev V., Sestroretskii B., ITER Joint Central Team and Russian and EU Home Teams // Diagnostics for Thermonuclear Fusion Reactors 2. New York, Plenum Press, 1998. P. 107.</mixed-citation></ref><ref id="B21"><label>21.</label><mixed-citation>Krasilnikov A.V., Kaschuck Y.A., Vershkov V.A., Pet-rov A.A., Petrov V.G., Tugarinov S.N. // International Conference on Fusion Reactor Diagnostics, Varenna, Italy September 9–13, 2013.</mixed-citation></ref><ref id="B22"><label>22.</label><mixed-citation>Delaunay B. // Bulletin de l’Académie des Sciences de l’URSS, Classe des Sciences Mathématiques et Naturelles. 1934. № 6. P. 793–800. https://www.mathworks.com/help/matlab/ref/griddata.html</mixed-citation></ref><ref id="B23"><label>23.</label><mixed-citation>Schneller M., Lauber Ph., Briguglio S. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2016. V. 58. P. 014019.</mixed-citation></ref><ref id="B24"><label>24.</label><mixed-citation>Климов К., Годин А., Перфильев В. Схемы элементарного объема пространства в подмагниченной плазме. Точность + скорость = TAMIC. М.: LA-MBERT Academic Publishing, 2012.</mixed-citation></ref><ref id="B25"><label>25.</label><mixed-citation>Mazzucato E., Nazikian R. // Rev. Sci. Intrum. 1995. V. 66. № 2. P. 1237.</mixed-citation></ref><ref id="B26"><label>26.</label><mixed-citation>ITER Project Requirements (PR) // ITER Organization, 2021. P. 1–159.</mixed-citation></ref><ref id="B27"><label>27.</label><mixed-citation>Soldatov S.V., Bagdasarov A.A., Chistiakov V.V., Dnestrovskii Yu.N., Ivanov N.V., Kakurin A.M., Martynov D.A., Piterskii V.V., Pozniak V.I., Vershkov V.A., Tsaun S.V., Yakovets A.N., Volkov V.V. // Proc. of 24th EPS Conference on Contr. Fus. and Plasma Phys. Berchtesgarden, Germany. 1997. V. 21A. Pt 2. P. 673</mixed-citation></ref><ref id="B28"><label>28.</label><mixed-citation>Teledyne / SP Devices ADQ 414 Datasheet. 2020, P. 1–32. https://www.spdevices.com/documents/datasheets/19-adq14-datasheet/file</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>
