В омическом водородном разряде токамака ФТ-2 (большой радиус 55 см, радиус диафрагмы 7.9 см) с плазменным током 34 кА, плотностью 2.21013 см-3, электронной температурой 560 эВ и магнитным полем 2.18 Тл исследовалась неоднородность полоидального вращения плазмы в присутствии магнитных островов. Для измерения полоидальной скорости v использовалась методика доплеровского обратного рассеяния в верхнем гибридном резонансе (ВГР) [1]. Радиальное сканирование плазмы обеспечивалось изменением частоты микроволнового зондирования. Характерными особенностями временной эволюции сигнала доплеровского частотного сдвига 2fD(t) = v являются смещение его среднего уровня от нулевого значения, пропорциональное средней скорости полоидального вращения плазмы и полоидальной проекции волнового числа рассеивающих флуктуаций плотности , а также наличие интенсивных когерентных колебаний, связанных с осцилляциями полоидального вращения из-за развития геодезической акустической моды (ГАМ). Указанные колебания проявлялись в широком диапазоне по малому радиусу от 4.5 до 6.3 см. В области 4.6 см r 5.1 см, где находилась резонансная магнитная поверхность с q = 2, на спектре доплеровского сдвига фиксировалась дополнительная спектральная составляющая. Ее частота была идентична частоте линии, доминирующей на спектре сигнала МГД-зонда, а когерентность двух указанных сигналов на этой частоте доходила до 88%. При этом по величине кросс-фазы сигналов двух полоидально разнесенных МГД-зондов было подтверждено, что эта линия в их спектре относится именно к моде m = 2 (n = 1). При радиальном смещении области рассеяния от центра магнитного острова на r = ±0.25 см наблюдалось значительное падение корреляции сигналов доплеровского сдвига и МГД-зонда.
При среднем значении допплеровского сдвига fD = 1.2±0.1 MГц вблизи r = 5 см амплитуды его колебаний, ассоциируемые с ГАМ и МГД, составляли fDGAM = 0.24±0.05 MГц и fDMHD = 0.29±0.05 MГц. Полагая, что колебания доплеровского сдвига спектра рассеяния на МГД-частоте связаны только с модуляцией самой скорости полоидального вращения в острове, можно получить оценку сверху для величины этих колебаний vMHD. Для определения величин скоростей были выполнены корреляционные измерения волновых чисел флуктуаций плотности, на которых происходило рассеяние вблизи r = 5 см. При значении средней скорости v 2.5 км/с амплитуды ее скорости, связанные с ГАМ и МГД, оказались vGAM 0.5 км/с и vMHD 0.6 км/с соответственно. Альтернативным механизмом появления колебаний доплеровского сдвига на МГД-частоте является колебание величины . Причина этого явления может быть связана с периодическим искажением формы поверхности ВГР вблизи магнитного острова как из-за возмущения радиального профиля плотности в нём, так и в связи с изменением формы магнитной поверхности, связанным с модуляцией магнитного поля МГД-возмущением. Оценки влияния указанных эффектов на модуляцию доплеровского частотного сдвига были выполнены для различных возмущений плотности и магнитного поля.
Авторы
Батырев Д.Ю., Алтухов А.Б., Гурченко А.Д., Гусаков Е.З., Есипов Л.А., Кантор М.Ю., Куприенко Д.В., Лашкул
С.И. ФТИ им. А.Ф. Иоффе, С.-Петербург, Россия, d.batyre@yandex.ru