利用多普勒后向散射测量托卡马克等离子体中磁倾角的概念性研究
等离子体物理
2025-12-19 v2
摘要
我们提出了一种利用多普勒后向散射（DBS）测量托卡马克等离子体中磁倾角分布的新方法，DBS传统上用于测量流和密度涨落。当DBS探测束的波矢在截止位置与磁场垂直时，DBS信号达到最大，且与密度涨落无关。因此，若能隔离此效应，DBS将提供磁倾角信息。通过改变环向发射角，DBS束以不同角度到达截止位置，但其他性质保持相似。因此，产生最大后向散射功率的环向发射角即对应于截止位置处的磁倾角，从而可以推断磁倾角。我们对重复的DIII-D托卡马克放电进行了DBS环向发射角的系统扫描。利用Scotty代码对实验DBS数据和高斯束迹模拟进行了分析。DBS推断的磁倾角与仅由磁测量以及运动斯塔克效应约束（MSE）的平衡重建结果在边缘区域一致。在核心区域，DBS和仅磁重建的磁倾角相差一至两度，而同时的MSE测量不可用。这些测量的不确定度在一度以内；我们表明该不确定度主要源于环向导向误差、环向分离测量次数以及发次间重复性。我们发现，通过优化极向发射角和初始束流性质可以减小磁倾角测量的误差。
引用
@article{arxiv.2502.19061,
title = {Conceptual study on using Doppler backscattering to measure magnetic pitch angle in tokamak plasmas},
author = {AK Yeoh and VH Hall-Chen and QT Pratt and BS Victor and J Damba and TL Rhodes and NA Crocker and KR Fong and JC Hillesheim and FI Parra and J Ruiz Ruiz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.19061},
year = {2025}
}