Effect of plasma toroidal rotation on toroidal Alfvén eigenmode spectrum in Globus-M2 spherical tokamak

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In experiments with neutral beam injection on the Globus-M2 spherical tokamak, sequences of long-lasting harmonics of toroidal Alfvén modes were discovered, equidistant from each other in frequency and shifted from zero by a constant value. Using microwave Doppler backscattering diagnostics, the central localization of toroidal modes was determined. In this work, the possibility of “splitting” of toroidal harmonics due to the Doppler shift caused by the toroidal rotation of the plasma is being discussed. It is found that the unshifted frequency of the toroidal Alfvén mode obtained from the spectrum of the magnetic probe signal is in good agreement with the frequency of the mode calculated at the mode location radius, and the toroidal rotation frequency, also determined from the spectrum of the magnetic probe signal, correlates well with the rotation frequency measured using charge exchange spectroscopy diagnostics, but differs by a constant amount. Possible reasons for the discrepancies are being discussed.

About the authors

I. M. Balachenkov

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

Yu. V. Petrov

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

V. K. Gusev

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

N. N. Bakharev

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

N. S. Zhiltsov

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

G. S. Kurskiev

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

V. B. Minaev

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

I. V. Miroshnikov

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

A. M. Ponomarenko

Peter the Great state Polytechnical University

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 195251

N. V. Sakharov

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

A. Yu. Telnova

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

E. E. Tkachenko

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

P. B. Shchegolev

Ioffe institute, Russian Academy of Sciences

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg, 194064

A. Yu. Yashin

Peter the Great state Polytechnical University

Email: balachenkov@mail.ioffe.ru
Russian Federation, St. Petersburg

References

  1. Fasoli A., Gormenzano C., Berk H.L., Breizman B., Briguglio S., Darrow D.S., Gorelenkov N., Heidbrink W.W., Jaun A., Konovalov S.V., Nazikian R., Noterdaeme J.M., Sharapov S., Shinohara K., Testa D., Tobita K., Todo Y., Vlad G., Zonca F. // Nuclear Fusion. 2007. V. 47. P. S264. doi: 10.1088/0029-5515/47/6/S05.
  2. Wong K.L., Fonck R.J., Paul S.F., Roberts D.R., Fredrickson E.D., Nazikian R., Park H.K., Bell M., Bretz N.L., Budny R., Cohen S., Hammett G.W., Jobes F.C., Meade D.M., Medley S.S., Mueller D., Nagayama Y., Owens D.K., Synakowski E.J. // Phys. Rev. Lett. 1991. V. 66. P. 1874. doi: 10.1103/PhysRevLett.66.1874.
  3. Sharapov S.E., Alper B., Andersson F., Baranov Yu.F., Berk H.L., Bertalot L., Borba D., Boswell C., Breizman B.N., Buttery R., Challis C.D., de Baar M., de Vries P., Eriksson L.-G., Fasoli A., Galvao R., Goloborod’ko V., Gryaznevich M.P., Hastie R.J., Hawkes N.C., Helander P., Kiptily V.G., Kramer G.J., Lomas P.J., Mailloux J., Mantsinen M.J., Martin R., Nabais F., Nave M.F., Nazikian R., Noterdaeme J.-M., Pekker M.S., Pinches S.D., Pinfold T., Popovichev S.V., Sandquist P., Stork D., Testa D., Tuccillo A., Voitsekhovich I., Yavorskij V., Young N.P., Zonca F., JET-EFDA Contributors and the MAST Team // Nuclear Fusion. 2005. V. 45. P. 1168. doi: 10.1088/0029-5515/45/9/017.
  4. Heidbrink W.W., Strait E.J., Doyle E., Sager G., Snider R.T. // Nuclear Fusion. 1991. V. 31. P. 1635. doi: 10.1088/0029-5515/31/9/002.
  5. Fredrickson E.D., Bell R.E., Darrow D.S., Fu G.Y., Gorelenkov N.N., LeBlanc B.P., Medley S.S., Menard J.E., Park H., Roquemore A.L., Heidbrink W.W., Sabbagh S.A., Stutman D., Tritz K., Crocker N.A., Kubota S., Peebles W., Lee K.C., Levinton F.M. // Phys. Plasmas. 2006. V. 13. P. 056109. doi: 10.1063/1.2178788.
  6. Heidbrink W.W. // Phys. Plasmas. 2008. V. 15. P. 055501. doi: 10.1063/1.2838239.
  7. Gorelenkov N.N., Pinches S.D., Toi K. // Nuclear Fusion. 2014. V. 54. P. 125001. doi: 10.1088/0029-5515/54/12/125001.
  8. Wong K.-L. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 1999. V. 41. P. R1. doi: 10.1088/0741-3335/41/1/001.
  9. Gusev V.K., Golant V.E., Gusakov E.Z., D’yachenko V.V., Irzak M.A., Minaev V.B., Mukhin E.E., Novokhatskii A.N., Podushnikova K.A., Razdobarin G.T., Sakharov N.V., Tregubova E.N., Uzlov V.S., Shcherbinin O.N., Belyakov V.A., Kavin A.A., Kostsov Yu.A., Kuz’min E.G., Soikin V.F., Kuznetsov E.A., Yagnov V.A. // Technical Phys. 1999. V. 44. P. 1054. doi: 10.1134/1.1259469.
  10. Petrov Yu.V., Gusev V.K., Sakharov N.V., Minaev V.B., Varfolomeev V.I., Dyachenko V.V., Balachenkov I.M., Bakharev N.N., Bondarchuk E.N., Bulanin V.V., Chernyshev F.V., Iliasova M.V., Kavin A.A., Khilkevitch E.M., Khromov N.A., Kiselev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Krikunov S.V., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Miroshnikov I.V., Novokhatskii A.N., Zhiltsov N.S., Patrov M.I., Petrov A.V., Ponomarenko A.M., Shulyatiev K.D., Shchegolev P.B., Shevelev A.E., Skrekel O.M., Telnova A.Yu., Tukhmeneva E.A., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Voronin A.V., Yashin A.Yu., Bagryansky P.A., Zhilin E.G., Goryainov V.A. // Nuclear Fusion. 2022. V. 62. P. 042009. doi: 10.1088/1741-4326/ac27c7.
  11. Minaev V.B., Gusev V.K., Sakharov N.V., Varfolomeev V.I., Bakharev N.N., Belyakov V.A., Bondarchuk E.N., Brunkov P.N., Chernyshev F.V., Davydenko V.I., Dyachenko V.V., Kavin A.A., Khitrov S.A., Khromov N.A., Kiselev E.O., Konovalov A.N., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Labusov A.N., Melnik A.D., Mineev A.B., Mironov M.I., Miroshnikov I.V., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Rozhansky V.A., Saveliev A.N., Senichenkov I.Yu., Shchegolev P.B., Shcherbinin O.N., Shikhovtsev I.V., Sladkomedova A.D., Solokha V.V., Tanchuk V.N., Telnova A.Yu., Tokarev V.A., Tolstyakov S.Yu., Zhilin E.G. // Nuclear Fusion. 2022. V. 57. P. 066047. doi: 10.1088/1741-4326/aa69e0.
  12. Петров Ю.В., Патров М.И., Гусев В.К., Иванов А.Е.,Минаев В.Б., Сахаров Н.В., Толстяков С.Ю., Курскиев Г.С. // Физика плазмы. 2011. Т. 37. С. 1075.
  13. Petrov Yu.V., Bakharev N.N., Gusev V.K., Minaev V.B., Kornev V.A., Kurskiev G.S., Patrov M.I., Sakharov N.V., Tolstyakov S.Yu., Shchegolev P.B. // J. Plasma Phys. 2015. V. 81. Р. 515810601. doi: 10.1017/S0022377815001129.
  14. Bakharev N.N., Balachenkov I.M., Chernyshev F.V., Gusev V.K., Kiselev E.O., Kurskiev G.S., Melnik A.D., Minaev V.B., Mironov M.I., Nesenevich V.G. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2021. V. 63. P. 125036.
  15. Петров Ю.В., Бахарев Н.Н., Буланин В.В., Гусев В.К., Курскиев Г.С., Мартынов А.А., Медведев С.Ю., Минаев В.Б., Патров М.И., Петров А.В., Сахаров Н.В., Щеголев П.Б., Тельнова А.Ю., Толстяков С.Ю., Яшин А.Ю. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 675. doi: 10.1134/S0367292119080080.
  16. Balachenkov I.M., Petrov Yu.V., Gusev V.K., Bakharev N.N., Bulanin V.V., Varfolomeev V.I., Zhil’tsov N.S., Kiselev E.O., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov A.V., Ponomarenko A.M., Sakharov N.V., Tel’nova A.Yu., Tokarev V.A., Khromov N.A., Shchegolev P.B., Yashin A.Yu. // Technical Phys. Lett. 2020. V. 46. P. 1157. doi: 10.1134/S1063785020120032.
  17. Bulanin V.V., Gusev V.K., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Yashin A.Yu. // Technical Phys. Lett. 2019. V. 45. P.1107. doi: 10.1134/S1063785019110051.
  18. Strait E.J., Heidbrink W.W., Turnbull A.D. // Plasma Phys. Control. Fusion. 1993. V. 36. P. 1211. doi: 10.1088/0741-3335/36/7/008.
  19. Podestà M., Bell R.E., Bortolon A., Crocker N.A., Darrow D.S., Diallo A., Fredrickson E.D., Fu G.-Y., Gorelenkov N.N., Heidbrink W.W., Kramer G.J., Kubota S., LeBlanc B.P., Medley S.S., Yuh H. // Nuclear Fusion. 2012. V. 52. P. 094001. doi: 10.1088/0029-5515/52/9/094001.
  20. Kim Y.B., Diamond P.H., Groebner R.J. // Phys. Fluids B: Plasma Phys. 1991. V. 3 P. 2050. doi: 10.1063/1.859671.
  21. Podestà M., Bell R.E., Fredrickson E.D., Gorelenkov N.N., LeBlanc B.P., Heidbrink W.W., Crocker N.A., Kubota S., Yuh H. // Phys. Plasmas. 2010. V. 17. P. 122501. doi: 10.1063/1.3524288.
  22. Щеголев П.Б., Минаев В.Б., Тельнова А.Ю., Варфоломеев В.И., Гусев В.К., Есипов Л.А., Жильцов Н.С., Колмогоров В.В., Кондаков А.А., Курскиев Г.С., Мирошников И.В., Панасенков А.А., Сорокин А.В., Шиховцев И.А. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 1293. doi: 10.31857/S0367292123601261.
  23. Петров Ю.В., Багрянский П.А., Балаченков И.М., Бахарев Н.Н., Брунков П.Н., Варфоломеев В.И., Воронин А.В., Гусев В.К., Горяинов В.Ю., Дьяченко В.В., Ермаков Н.В., Жилин Е.Г., Жильцов Н.С., Иваненко С.В., Ильясова М.В., Кавин А.А., Киселев Е.О., Коновалов А.Н., Крикунов С.В., Курскиев Г.С., Мельник А.Д., Минаев В.Б., Минеев А.Б., Мирошников И.В., Мухин Е.Е., Новохацкий А.Н., Петров А.В., Пономаренко А.М., Сахаров Н.В., Скрекель О.М., Соломахин А.Е., Солоха В.В., Тельнова А.Ю., Ткаченко Е.Е., Токарев В.А., Толстяков С.Ю., Тюхменева Е.А., Хилькевич Е.М., Хромов Н.А., Чернышев Ф.В., Шевелев А.Е., Щеголев П.Б., Шулятьев К.Д., Яшин А.Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 1249. doi: 10.31857/S036729212360084X.
  24. Bulanin V.V., Balachenkov I.M., Varfolomeev V.I., Gusev V.K., Kurskiev G.S., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov A.V., Petrov Yu.V., Ponomarenko A.M., Telnova A.Yu., Shchegolev P.B., Yashin A.Yu. // Technical Phys. Lett. 2021. V. 47. P. 197. doi: 10.1134/S1063785021020206.
  25. Larionova M.M., Miroshnikov I.V., Gusev V.K., Minaev V.B., Patrov M.I., Petrov Yu.V., Sakharov N.V., Schegolev P.B., Telnova A.Yu., Bakharev N.N. // J. Phys.: Confer. Ser. 2019. V. 1400. P. 077018. doi: 10.1088/1742-6596/1400/7/077018.
  26. Тельнова А.Ю., Мирошников И.В., Митранкова М.М., Бахарев Н.Н., Гусев В.К., Жильцов Н.С., Киселев Е.О., Курскиев Г.С., Минаев В.Б., Петров Ю.В., Сахаров Н.В., Щеголев П.Б., Тюхменева Е.А. // Письма ЖТФ. 2021. Т. 47. С. 25. doi: 10.21883/PJTF.2021.09.50903.18618.
  27. Курскиев Г.С., Жильцов Н.С., Коваль А.Н., Корнев А.Ф., Макаров А.М., Мухин Е.Е., Петров Ю.В., Сахаров Н.В., Соловей В.А., Ткаченко Е.Е., Толстяков С.Ю., Чернаков П.В. // Письма ЖТФ. 2021. Т. 47. С. 41. Doi: 0.21883/PJTF.2021.24.51799.19019.
  28. Berk H.L., Breizman B.N., Petviashvili N.V. // Phys. Lett. A. 1997. V. 234. P. 213. doi: 10.1016/S0375-9601(97)00523-9.
  29. Коренев П.С., Коньков А.Е., Митришкин Ю.В., Балаченков И.М., Киселев Е.О., Минаев В.Б., Сахаров Н.В., Петров Ю.В. // Письма ЖТФ. 2023. Т.49. С. 36. doi: 10.21883/PJTF.2023.07.54920.19468.
  30. Pereverzev G. ASTRA — Automated System for Transport Analysis in a Tokamak. / Pereverzev G.V., Yushmanov P.N. San Diego, 2002. 147 p.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences