Plasma Physics ReportsPlasma Physics ReportsФизика плазмы0367-29213034-6371The Russian Academy of Sciences69286310.31857/S0367292125060011TOKAMAKSТОКАМАКИResearch ArticlePROBE MEASUREMENTS IN EXPERIMENTS WITH ADDITIONAL WORKING GAS PUFFING INTO FRONTAL REGION OF LOWER HYBRID ANTENNA OF THE FT-2 TOKAMAKЗОНДОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯ В ЭКСПЕРИМЕНТАХ С ДОПОЛНИТЕЛЬНЫМ НАПУСКОМ РАБОЧЕГО ГАЗА ВО ФРОНТАЛЬНУЮ ОБЛАСТЬ НИЖНЕГИБРИДНОЙ АНТЕННЫ ТОКАМАКА ФТ-2ShatalinS. VШаталинС. Вs.shatalin@mail.ioffe.ruDeriabinaM. VДерабинаМ. ВAltukhovA. BАлтуховА. БGusakovE. ZГусаковЕ. ЗDyachenkoV. VДьяченкоВ. ВEsipovL. AЕсиповЛ. АIrzakM. AИрзакМ. АKonovalovA. NКоноваловА. НLashkulS. IЛашкулС. ИPopovA. YuПоповА. ЮIoffe InstituteФизико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН15062025516VOL 51, NO6 (2025)ТОМ 51, №6 (2025)58159011102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0367-2921/article/view/692863

In the experiments at the FT-2 tokamak, it was ascertained that the additional puffing of working gas into the region immediately adjacent to the radiating antenna suppresses the development of parametric instability, which is considered to be the main obstacle to efficient penetration of the lower hybrid wave into the inner regions of the tokamak plasma. Using probe measurements, radial profiles of electron density and temperature in the scrape-off layer (SOL) were obtained, as well as their changes during the lower hybrid pulse were traced. It was shown that local gas puffing causes toroidal inhomogeneity of the edge plasma parameters. By means of performing direct measurements, the effect of plasma "forcing-out" from the frontal region of the radiating antenna under the action of ponderomotive force in the field of the introduced wave was detected. The effect of ponderomotive force on the edge plasma parameters and, as a consequence, on the antenna-plasma coupling efficiency should be taken into account in large-sized facilities at high powers.

В результате экспериментов на токамаке ФТ-2 установлено, что дополнительный напуск рабочего газа в область, непосредственно примыкающую к излучающей антенне, приводит к подавлению параметрической неустойчивости, которая считается основным препятствием для эффективного проникновения нижнетибридной волны во внутренние области плазмы токамказ. С помощью зондовых измерений в приграничной области получены радиальные профили плотности и температуры электронов, а также их изменение в течение нижнетибридного импульса. Показано, что локальный напуск газа приводит к тороидальной неоднородности параметров приграничной плазмы. Путем прямых измерений обнаружен эффект "вытеснения" плазмы из фронтальной области излучающей антенны под действием пондеромоторной силы в поле нижектируемой волны. Влияние пондеромоторной силы на параметры приграничной плазмы и, как следствие, на эффективность связи антенна – плазма, следует принимать во внимание в больших установках при высоком уровне мощности.

tokamakplasmaSOLproberadial profiles of temperature and densitymicrowave antennaexcitation of lower hybrid wavelocal gas puffingsuppression of parametric instabilityтокамакплазмаприграничная областьзондрадиальные профили температуры и плотностиСВЧ-антеннавозбуждение нижнетибридной волнылокальный напуск газаподавление параметрической неустойчивостиРабота токамака ФТ-2 и установленных на нем диагностик осуществляется при поддержке государственного задания FFUG-2024-0028, эксперименты по вводу ВЧ мощности в плазму выполнены в рамках государственного задания FFUG-2022-0001.Голант В.Е., Федоров В.И. Высокочастотные методы нагрева плазмы в тороидальных термоядерных установках. М.: Энергоатомиздат, 1986.Fisch N.J. // Phys. Rev. Lett. 1978 V. 41. P. 873.Bernabei S., Daughney C., Efthimion P., Hooke W., Hosea J., Jobes F., Martin A., Mazzucato E., Meservey E., Motley R., Stevens J., Von Goeler S., Wilson R. // Phys. Rev. Lett. 1982. V. 49. P. 1255.Fisch N.J. // Rev. Mod. Phys. 1987. V. 59. P. 175.Ekedah A., Granucci G., Mailloux J., Baranov Y., Erents S.K., Joffrin E., Litaudon X., Loarte A., Lomas P.J., McDonald D.C., Petrzilka V., Rantamaki K., Rimini F.G., Silva C., Stamp M., Tuccillo A.A., and JET EFDA Contributors. // Nucl. Fusion. 2005. V. 45. P. 351. DOI: 10.1088/0029-5515/45/5/005.Barbato E. // Nucl. Fusion. 2011. V. 51. 103032. DOI: 10.1088/0029-5515/51/10/103032.Ott E. // Phys. Fluids. 1979. V. 22. P. 1732. DOI: 10.1063/1.862809.Pericoli-ridolfini V., Giannone L., Bartirono R. // Nucl. Fusion. 1994. V. 34. P. 469. DOI: 10.1088/0029-5515/34/4/101.Porkolab M. // Phys. Fluids. 1977. V. 20. P. 2058. DOI: 10.1063/1.861825.Hooke W. // Plasma Phys. Control. Fusion. 1984. V. 26. P. 133. DOI: 10.1088/0741-3335/26/1A/312.Takase Y., Porkolab M., Schuss J.J., Watterson R.L., Flore C.L., Slusher R.E., Surko C.M. // Phys. Fluids. 1985. V. 28. P. 983. DOI: 10.1063/1.865070.Лашкул С.И., Алтухов А.Б., Гурченко А.Д., Гусаков Е.З., Дьяченко В.В., Есипов Л.А., Ирзак М.А., Каипор М.Ю., Куприенко Д.В., Савельев А.Н., Степанов А.Ю., Шаталин С.В. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 1069. DOI: 10.7868/S0367292115120082.Castaldo C., Di Siena A., Fedele R., Napoli F., Amicucci L., Cesario R., Schettini G. // Nucl. Fusion. 2016. V. 56. 016003. DOI: 10.1088/0029-5515/56/1/016003.Лашкул С.И., Алтухов А.Б., Гурченко А.Д., Гусаков Е.З., Дьяченко В.В., Есипов Л.А., Коновалов А.Н., Куприенко Д.В., Шаталин С.В., Степанов А.Ю. // Физика плазмы. 2022. T. 48. С. 387. DOI: 10.31857/S0367292122200033.Irzak M.A., Shcherbinin O.N. // Nucl. Fusion. 1995. V. 35 P. 1341. DOI: 10.1088/0029-5515/35/11/102.Лашкул С.И., Алтухов А.Б., Гурченко А.Д., Дьяченко В.В., Есипов Л.А., Каипор М.Ю., Куприенко Д.В., Ирзак М.А., Савельев А.Н., Сидоров А.В., Степанов А.Ю., Шаталин С.В. // Физика плазмы. 2010. T. 36. С. 803.Шаталин С.В., Векашина Е.О., Гончаров П.Р., Есипов Л.А., Лашкул С.И. // Физика плазмы. 2004. T. 30. С. 398.Левицкий А.Н., Сахаров И.Е., Шаталин С.В. // ПТЭ. 1995. Вып. 5. С. 153.Дьяченко В.В., Алтухов А.Б., Гусаков Е.З., Есипов Л.А., Коновалов А.Н., Лашкул С.И., Степанов А.Ю., Шаталин С.В. // Физика плазмы. 2021. T. 47. С. 291. DOI: 10.31857/S0367292121040053.Гапонов А.В., Милер М.А. // ЖЭТФ. 1958. T. 34. С. 242.Petrzilka V.A., Leuterer F., Soldner F.-X., Giannone L., Schubert R. // Nucl. Fusion. 1991. V. 31. P. 1758. DOI: 10.1088/0029-5515/31/9/014.Karpman V.I., Shagalov A.G. // J. Plasma Physics. 1982. V.27. P. 215. DOI: https://doi.org/10.1017/S0022377800026544.Alukhov A.B., Bulanin V.V., Esipov L.A., Dyachenko V.V., Gorokhov M.V., Gurchenko A.D., Gusakov E.Z., Irzak M.A., Kantor M.Yu., Kouprienko D.V., Lashkul S.I., Petrov A.V., Saveliev A.N., Stepanov A.Yu., Shatalin S.V., Vekshina E.O. // Proc. 31st EPS Conference on Plasma Phys, London, 2004 // ECA. 2004. Vol. 28B. P-1.174.