[Publication] Nouvelle technique pour mesurer le profil de densité d'un plasma de bord de tokamak utilisant un interféromètre micro-onde

La technique de ce nouveau diagnostic est basée sur la mesure du changement de phase et d'amplitude d'un faisceau micro-ondes traversant tangentiellement le plasma de bord, perpendi-culairement au champ magnétique présent dans le plasma.

Pour interpréter la mesure il est nécessaire de prendre en compte les effets de réfraction et d'interférences des différents sous-faisceaux reçus.

Pour cela, un modèle 3D simule le diagnostic MILS et fournit un diagnostic synthétique, ce qui permet d'explorer cette large gamme de régimes de propagation des ondes. Les paramètres de diagnostic, tels que ses dimensions, sa fréquence et la configuration des antennes émettrice et réceptrice, doivent être adaptés pour répondre à la plage de densité cible et au volume sondé.

Il peut par conséquent être ajusté pour diverses conditions. Ce concept de diagnostic est évalué sur un exemple choisi, et considéré comme adapté pour couvrir des densités de ∼10¹⁵ à 10¹⁹ m⁻³ que l'on trouve dans le bord du tokamak ASDEX Upgrade, à l’Institut Max Planck de Physique des Plasmas de Garching, Allemagne.

Une fois la base de données constituée, il a été développé un algorithme génétique reconstruisant le profil de densité à partir des mesures de phase et d'amplitude fournies par l'interféromètre microonde avec une précision de 5 à 10 % pour une faible densité ~10¹⁷m^-3. Cette précision est de loin très supérieure (~5 fois) à celles usuellement obtenues par d'autres diagnostics.

Cette nouvelle approche possède de fortes potentialités et devrait donner accès à des mesures de l'évolution rapide des profils de densité lors d'une relaxation rapide du plasma. Elle offre également la possibilité d'un contrôle précis en temps réel de la position du bord du plasma, requis pour préserver la paroi d'un futur réacteur à fusion.

Titre : A new technique for tokamak edge density measurement based on microwave interferometer

Auteurs : Mariia Usoltceva, Stéphane Heuraux, Ildar Khabibullin, Helmut Faugel

Nom de la revue : Review of Scientific Instruments

Date de parution (en ligne) : Janvier 2022

Lien https://doi.org/10.1063/5.0074838

Légende de l'image : photo du diagnostic MILS sur ASDEX-Upgrade avec la mise en évidence des sous-faisceaux en interaction par tracé des rayons