A computational model for transport in partially ergodized magnetic fields

A 3-dimensional plasma uid transport problem for fusion edge plasmas is considered. Conventional numerical methods from uid dynamics or gas dynamics are not applicable, if the coordinate line along one of the main transport directions exhibits ergodic behaviour at least in some regions of the computational domain. In stellarator plasma edges, or in tokamaks with eld line perturbations as foreseen for TEXTOR under dynamic ergodic divertor (DED) operation, such complications can arise. We propose and discuss a novel "Multi-Coordinate System Approach" within the framework of a Monte Carlo procedure. A 3-dimensional plasma uid code is developed, benchmarked and applied to a model with geometrical and magnetic eld parameters chosen to fall in the range of parameters expected for TEXTOR with DED [1]. The resulting patterns in the computed plasma temperature eld near the perturbation coils are in accordance with experimental observations of the radial modulation of the temperature eld in TORE SUPRA, though under slightly di erent experimental conditions there

Two dimensional code for modeling of high ione cyclotron harmonic fast wave heating and current drive

A two dimensional numerical code for computation of the electromagnetic field of a fast magnetosonic wave in a tokamak at high harmonics of the ion cyclotron frequency has been developed. The code computes the finite differ-ence solution of Maxwell’s equations for separate toroidal harmonics making use of the toroidal symmetry of tokamak plasmas. The proper boundary conditions are prescribed at the realistic tokamak vessel. The currents in the RF antenna are specified externally and then used in Ampere’s law. The main poloidal tokamak magnetic field and the "kinetic" part of the dielectric permeability tensor are treated iteratively. The code has been verified against known analytical solutions and first calculations of current drive in the spherical torus are presented.Разработан двумерный код для расчёта электромагнитного поля быстрой магнитозвуковой волны в токамаках в диапазоне высоких гармоник ионной циклотронной частоты. Используя тороидальную симметрию плазмы токамака, методом конечных разностей код находит решение уравнений Максвелла для отдельной тороидальной гармоники. Граничные условия задаются на реальной стенке камеры токамака. ВЧ-антенна моделируется введением «внешнего» тока в закон Ампера. Полоидальное удерживающее магнитное поле и вклад «тепловой» части тензора диэлектрической проницаемости плазмы включены в расчёты с помощью итераций. Код был верифицирован путём сравнения расчётов с известным аналитическим решением. Представлены первые расчёты тока увлечения в сферическом торе.Розроблено двовимірний код для розрахунку електромагнітного поля швидкої магнітозвукової хвилі в токамаках у діапазоні високих гармонік циклотронної частоти іонів. Використовуючи тороїдальну симетрію плазми токамаків, код знаходить рішення рівнянь Максвела методом скінчених різниць для окремої тороїдальної гармоніки. Граничні умови задаються на реальній стінці камери токамака. ВЧ-антена моделюється введенням «зовнішнього» струму в закон Ампера. Полоїдальне магнітне поле, що утримує, і внесок від «теплової» частини тензора діелектричної проникливості плазми включені в розрахунки за допомогою ітерацій. Код було перевірено шляхом порівняння розрахунків з відомим аналітичним рішенням. Наведено перші розрахунки струму захоплення в сферичному торі

On the magnetic nature of electron transport barriers in tokamaks

The formation of internal transport barriers in the vicinity of rational magnetic surfaces in tokamaks with braided magnetic fields is studied for a simplified model of the perturbed magnetic field with a broad spatial spectrum and a monotonous shear profile. The island overlap criterion is used to derive a condition for barrier formation. This condition links the amplitude and the spectral width of the perturbation with the shear parameter. Numerical experiments with the MHD Monte-Carlo code E3D, where the problem of plasma heat conductivity is solved in 3D, confirm this formation of transport barriers in the case of a monotonous shear profile. Assuming that experimentally observed electron internal transport barriers are the result of local reduction of electron heat transport due to the magnetic field braiding, the amplitude and spectral width of magnetic perturbations are estimated for the tokamak RTP