Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences68639610.31857/S0367292125020023FZMALUINTERACTION OF WAVES WITH PLASMAВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОЛН С ПЛАЗМОЙResearch ArticleON THE POSSIBILITY OF PARAMETRIC EXCITATION OF TWO-DIMENSIONAL EIGENMODES OF ION BERNSTEIN WAVE IN ECRH EXPERIMENTS AT THE TCV TOKAMAKО ВОЗМОЖНОСТИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ДВУМЕРНЫХ СОБСТВЕННЫХ МОД ИОННОЙ БЕРНШТЕЙНОВСКОЙ ВОЛНЫ ПРИ ЭЦРН-ЭКСПЕРИМЕНТАХ НА ТОКАМАКЕ TCVPopovA. Yu.ПоповА. Ю.a.popov@mail.ioffe.ruGusakovE. Z.ГусаковЕ. З.Ioffe Institute, Russian Academy of SciencesФизико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН15022025512VOL 51, NO2 (2025)ТОМ 51, №2 (2025)13314730062025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/686396

For typical conditions of the ECRH experiments at the TCV tokamak, a new scenario of low-threshold decay of the extraordinary wave, the frequency of which corresponds to the second harmonic of electron cyclotron frequency at the axis of the plasma column, is considered. Within the scenario, the parametric decay of the pump wave is accompanied by the excitation of a two-dimensional eigenmode of the ion Bernstein (IB) wave and a traveling (non-localized) electron Bernstein wave. It is shown that the saturation of this parametric decay instability occurs at a relatively low level, as a result of stochastic amplitudedependent damping of the IB-wave. It was discovered that there is a “second threshold” in the pump wave power, above which the stochastic damping only reduces the growth rate of primary instability, and the saturation occurs at considerably higher level, as a result of a cascade of secondary decays of the primary IB-wave, accompanied by the excitation of eigenmodes of the plasma waveguide of the IB-wave.

Для типичных условий ЭЦРН-экспериментов на токамаке TCV рассмотрен новый сценарий низкопорогового распада необыкновенной волны, частота которой соответствует второй электронной циклотронной гармоникевцентреплазменногошнура. Врамкахсценарияпараметрическийраспадволнынакачкисопровождается возбуждением двумерной собственной моды ионной бернштейновской (ИБ) волны и бегущей (нелокализованной) электронной бернштейновской волны. Показано, что насыщение этой параметрической распадной неустойчивости происходит в результате стохастического амплитудно-зависимого затухания ИБ-волны на сравнительно низком уровне. Обнаружено существование “второго порога” по мощности волны накачки, при превышении которого стохастическое затухание только уменьшает инкремент первичной неустойчивости, а насыщение происходит на значительно более высоком уровне из-за каскада вторичных распадов первичной ИБ-волны, сопровождающихся возбуждением собственных мод плазменного волновода ИБ-волны.

microwaveelectron Bernstein waveion Bernstein waveelectron cyclotron resonance heatingparametric decay instabilityСВЧ-волнаэлектронная бернштейновская волнаионная бернштейновская волнаэлектронный циклотронный резонансный нагревпараметрическая распадная неустойчивостьWesterhof E., Nielsen S.K., Oosterbeek J.W., Salewski M., de Baar M.R., Bongers W.A., Burger A., Hennen B.A., Korsholm S.B., Leipold F., Moseev D., Stejner M., Thoen D.J. // Phys. Rev. Lett. 2009 . V. 103. P. 125001.Nielsen S.K., Salewski M., Westerhof E., Bongers W., Korsholm S.B., Leipold F., Oosterbeek J.W., Moseev D., Stejner M. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2013. V. 55. P. 115003.Schlatter Ch., Duval B.P., Karpushov A.N., Asp E., Coda S., Udintsev V.S. // Proceedings of 33rd EPS Conf. (Rome, Italy, 2006). 2006. V. 30I. P. 1.149.Schlatter Ch. // Turbulent Ion Heating in TCV Tokamak Plasmas 2009 THE` SE No. 4479.Coda S. // Nucl. Fusion. 2015. V. 55. P. 104004.Andreev V.F., Dnestrovskij Y., Ossipenko M.V., Razumova K.A. and Sushkov A.V. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2004. V. 46. P. 319.Slief J.H., van Kampen R.J.R., Brookman M.W., van Dijk J., Westerhof E. and van Berkel M. // Nucl. Fusion. 2023. V. 63. P. 26029.Cazabonne J., Coda S., Decker J., Krutkin O., Kumar U., Peysson Y. and the TCV Team // Nucl. Fusion. 2024. V. 64. P. 026019.Eguilior S., Castejon F., de la Luna E., Cappa A., Likin K. and Fernandez A. and TJ-II Team // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2003. V. 45. P. 105.Мещеряков А.И.,Вафин И.Ю.,Гришина И.А. //Физика плазмы. 2021. V. 47. P. 22.Gusakov E.Z., Popov A.Yu., Meshcheryakov A.I., Grishina I.A., Tereshchenko M.A. // Phys. Plasmas. 2023. V. 30. P. 122112.Dnestrovskij Yu.N., Melnikov A.V., Lopez-Bruna D., Dnestrovskij A.Yu., Cherkasov S.V., Danilov A.V., Eliseev L.G., Khabanov P.O., Lysenko S.E., Sychugov D.Yu. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2023. V. 65. P. 015011.Hansen S.K., Nielsen S.K., Stober J., Rasmussen J., Stejner M., Hoelzl M., Jensen T. // Nucl. Fusion. 2020. V. 60. P. 106009.Clod A., Senstius M.G., Nielsen A.H., Ragona R., Thrysøe A.S., Kumar U., Coda S., Nielsen S.K. // Physical Review Letters. 2024. V. 132. P. 135101.Angioni C., Peeters A.G., Garbet X., Manini A., Ryter F. // Nucl. Fusion. 2004. V. 44. P. 927.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Phys. Usp. 2020. V. 63. P. 365.Popov A.Yu., Gusakov E.Z. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2015. V. 57. P. 025022.Popov A.Yu., Gusakov E.Z. // Europhys. Lett. 2016. V. 116. P. 45002.Popov A.Yu., Gusakov E.Z., Irzak M.A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. P. 025015.Gusakov E.Z., Popov A.Yu., Tretinnikov P.V. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59. P. 106040.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Physics of Plasmas. 2016. V. 23. P. 092503.Гусаков Е.З., Попов А.Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. C. 753.Гусаков Е.З., Попов А.Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. C. 194.Hansen S.K., Jacobsen A.S., Willensdorfer M., Nielsen S.K., Stober J., Ho¨fler K., Maraschek M., Fischer R., Dunne M. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. P. 095002.Tancetti A., Nielsen S.K., Rasmussen J., Gusakov E.Z., Popov A.Y., Moseev D., Stange T., Senstius M.G., Killer C., Vecsei M., Jensen T., Zanini M., Abramovic I., Stejner M., Anda G., Dunai D., Zoletnik S., Laqua H. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 074003.Tancetti A., Nielsen S.K., Rasmussen J., Gusakov E.Z., Popov A.Y., Moseev D., Stange T., Marsen S., Vecsei M., Killer C., Wurden G.A., Jensen T. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2023. V. 65. P. 015001.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2020. V. 62. P. 025028.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Nucl. Fusion. 2020. V. 60. P. 076018.Popov A.Yu., Gusakov E.Z. // Phys. Plasmas. 2024. V. 31. P. 072104.Coda S. privet communication.Гусаков Е.З., Попов А.Ю. // Письма в ЖЭТФ. 2010. Т. 91. С. 724.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. P. 115003.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Nuclear Fusion. 2011. V. 51. P. 073028.Gusakov E.Z., Popov A.Yu. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. P. 125017.Гусаков Е.З., Попов А.Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. C. 740.Gusakov E.Z., Popov A.Yu., Tretinnikov P.V. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2019. V. 61. P. 085008.Karney C.F.F.// Physics of Fluids. 1978. V. 21. P. 1584.Гусаков Е.З., Попов А.Ю. // Письма в ЖЭТФ. 2024. Т. 119. С. 502.Pustovalov V.V., Silin V.P. // Theory of Plasmas: Consultants Bureau. 1975.