تخمین نیمه‌تحلیلی توزیع چگالی الکترونی پلاسما در توکامک‌هایی با تداخل‌سنج میکروموج وتر مرکزی

روش تداخل سنجی میکروموج، به‌عنوان یکی از معتبرترین روش ها در اندازه گیری چگالی الکترونی پلاسمای توکامک به شمار می رود که در توکامک های مختلفی در سراسر جهان استفاده می شود. نوع ساده تر تداخل سنج های میکروموج، تداخل سنج میکروموج هموداین تک-کاناله یا وتر مرکزی نام دارد که با استفاده از آن می توان متوسط خطی چگالی الکترونی را در طول یکی از وترهای سطح مقطع پلاسمای توکامک اندازه گیری نمود. یکی از محدودیت های تداخل سنج های وتر مرکزی این است که در آن ها فقط قابلیت اندازه گیری متوسط چگالی الکترونی وجود دارد و تشخیص توزیع فضایی چگالی امکان پذیر نیست. در این مقاله روشی نیمه‌تحلیلی مبتنی بر تحلیل اختلاف فاز، جهت تخمین کیفی توزیع فضایی چگالی الکترونی در تداخل سنج های وتر مرکزی ارائه شده است. بر اساس مدل پیشنهادی، تعدادی پروفایل جهت توصیف کیفی توزیع چگالی الکترونی پلاسمای توکامک ارائه شده است. از مقایسۀ اختلاف فاز مدل های ارائه شده با مقدار خطی حاصل از اندازه گیری تجربی متوسط خطی چگالی در توکامک دماوند، مشخص شد که از میان مدل های پیشنهادی، پروفایل ذوزنقه ای در فرکانس های بالا می تواند تخمین کیفی مناسب تری از توزیع چگالی الکترونی توکامک داشته باشد. از مدل ارائه شده می توان جهت تخمین مقدماتی و در کنار روش های تکمیلی از جمله بازتاب نگاری میکروموج و تداخل سنج های چند کاناله جهت تعیین توزیع فضایی چگالی الکترونی پلاسمای توکامک استفاده نمود.

SemiAnalytic Evaluation of the Electron Density Distribution of Tokamaks With Central Chord Microwave Interferometer

Microwave interferometry which is being used in various tokamaks in the world, is considered as one of the most reliable techniques for electron density measurement of tokamaks. The simplest type of homodyne microwave interferometers is the single channel or centralchord interferometer which measures the line integrated electron density along the longest chord of the plasma cross section of the tokamak. One of the restrictions of        centralchord interferometers is that they cannot determine the spatial distribution of electron density. In this paper a semianalytic approach based on phase difference analysis, is proposed for qualitative evaluation of electron distribution in tokamaks with centralchord interferometer. According to the suggested model, several density profiles are proposed to describe the electron distribution. It is found that in high frequency ranges the trapezoidal distribution can provide a better qualitative estimation of the spatial distribution of electron density in tokomaks. The proposed model can be used as a primary analysis of the spatial distribution of electron density along with complimentary techniques such as the microwave reflectometry and multichannel interferometers.