Институт физики токамаков НИЦ «Курчатовский институт», Москва, Россия 2 Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований, Троицк, РоссияРазработана модель многопроходного поглощения внешнего электронного циклотронного излучения (ЭЦИ) в токамаках, ис-пользуемого для преодоления радиационного барьера (burn-through) на начальной стадии разряда. Модель основана на полу-аналитическом решении задачи переноса ЭЦИ в случае многократного отражения излучения от стенок вакуумной камеры. Проведены оценки эффективности поглощения инжектируемого излучения для характерных значений электронной температу-ры и плотности на начальной стадии разряда в ИТЭР. A model is developed for multi-pass absorption of external electron cyclotron radiation (ECR) in tokamaks, which is used at initial stage of discharge to support the impurity radiation barrier (burn-through). Model is based on a semi-analytical solution of the ECR transport problem in the case of multiple reflection of radiation from the wall of the vacuum chamber. We estimate the efficiency of absorption of injected radiation for typical values of the electron temperature and density at the initial stage of discharge in ITER.Key words: electron cyclotron radiation, tokamak, ITER, multi-pass absorption, initial stage of discharge, ECH-assisted startup of discharge.
ВВЕДЕНИЕИз-за технологических особенностей токамака-реактора ИТЭР омический пробой рабочего газа в нём возможен только в узком диапазоне значений давления плазмы и дефектов полоидального магнит-ного поля. В связи с этим для надёжного создания плазмы -преодоления радиационного барьера (burnthrough) -на начальной стадии в ИТЭР планируется использовать уже доказавший свою эффектив-ность электронно-циклотронный (ЭЦ) резонансный нагрев [1][2][3].Особенностью задачи моделирования начальной стадии разряда является, во-первых, то, что пара-метры плазмы на начальной стадии трудно предсказуемы, а для практических расчётов используют эм-пирические базы данных для параметров плазмы сразу после электрического пробоя. Поэтому для прак-тических оценок требуется проведение расчётов в довольно широком диапазоне значений температуры и плотности электронов. Во-вторых, методы расчёта ЭЦ-нагрева холодной разреженной плазмы недос-таточно развиты. Существует область параметров (наиболее холодная и разреженная плазма из числа возможных после пробоя), где ЭЦ-излучение заведомо не поглощается за один проход, а после первого отражения не преобразуется в волну другого типа, поглощаемую целиком на втором проходе.Моделирование начальной стадии разряда в ИТЭР с помощью нульмерного (0D) кода в [4] показа-ло, что в широком диапазоне начальных условий при учёте примесей бериллия для преодоления радиа-ционного барьера необходимо поглощение внешнего ЭЦ-излучения мощностью 3 МВт, для углеродных примесей даже 5 МВт поглощённой мощности ЭЦ-нагрева может оказаться недостаточно для достиже-ния пробоя. Однако в [4] не проводились расчёты эффективности поглощения внешнего ЭЦ-нагрева.Моделирование ЭЦ-нагрева проводилось с помощью кинетических кодов, ...