Diagnosis of Plamas by eletrociclotronic issue in tokamak TCABRR: a theoretical study.

A emissão eletrociclotrônica -EEC- atualmente é um diagnóstico utilizado rotineiramente em tokamaks para a medida da temperatura de elétrons e também para a obtenção de informações sobre a função distribuição de elétrons em situações onde se têm populações de elétrons não térmicos. Neste trabalho discute-se, a partir de simulações, aspectos da emissão eletrociclotrônica no plasma do tokamak TCABR (R0=0,615m; a=0,18m; B0=1,2T; ne0 ~ 3 x 1019 m-3, Te0 ~ 500eV). A acessibilidade é examinada com base no modelo de plasmas frios. A partir dos modelos de plasmas tênue e dielétrico (Vlasov-Maxwell) discute-se a emissão e absorção da radiação-EC. São utilizados resultados da teoria das flutuações para a obtenção da emissividade a partir do tensor dielétrico e do tensor das correlações das microcorrentes. Os resultados numéricos são obtidos a partir de programas desenvolvidos em MAPLE e também de um código para emissão eletrociclotrônica. Verifica-se, para o TCABR, que, devido ao entrelaçamento com a terceira harmônica, a banda útil da segunda harmônica fica limitada ao intervalo 52-74 GHz ( ~ 70 % da coluna de plasma). As condições de acessibilidade para a segunda harmônica (modo X) restringem a densidade de pico a valores abaixo de ne0 = 2,3 x l019 m-3. Para plasmas térmicos, mostra-se espectros da emissão da radiação eletrociclotrônica para harmônicas 2 e 3, modos X e O, obtidos a partir de um método simples que também considera os efeitos da absorção. Resultados obtidos com um modelo dielétrico são também apresentados. Mostra-se a dependência radial da emissividade e do coeficiente de absorção, em ambos os modos para a segunda harmônica. A dependência radial do índice de refração verificando-se que este se desvia dos valores previstos pelo modelo de plasmas frios na região de ressonância. A largura da região ressonante é r2mm. A dependência radial da profundidade óptica, r (r), para os modos O e X, obtida com o modelo dielétrico é comparada com expressões obtidas da literatura verificando-se boa concordância entre os valores. Para ne0 = 2,0 X l019 m-3 tem-se ~ 2,5 no centro da coluna para m=2 (modo X). A partir do modelo dielétrico obteve-se o perfil radial da emissão eletrociclotrônica. Os resultados indicam que, para cenários típicos de plasma do TCABR, a segunda harmônica no modo X é a mais indicada para fins de diagnóstico.The ECE radiation is nowdays routinely used as a diagnostic tool in tokamaks for electron temperature measurements and, also, for obtaining informations about the electron distribution function in plasmas with non-thermal electron population. Based in simulations, this work discuss aspects of the emission, absorption and propagation of the ECE waves in plasmas confined by the TCABR tokamak (R =0.615m; a=0.18m; B0 =1.2T; ne0 ~ 3 x 1019 m-3 ,Te0 ~ 500eV). The accessibility conditions for the TCABR is also discussed. Both the emission and absorption of ECE radiation are examined with the tenuous and dieletric (Vlasov-Maxwell) plasma models. R.esults obtained from the theory of fluctuations, based in the dielectric and microscopic current correlation tensors, are used to calculate the plasma emissivity. All the numerical results are obtained using computer programs, which were developed in MAPLE for this work, and also using a ECE code. Due to the harmonic overlapping, the detection of the second harmonic, in the lower field side, is limited to the 52-74 GHz band ( ~ 70% of the plasma column). The accessibility conditions for the second harmonic (X mode) restrict the maximum electron density to values bellow ne = 2.3 x 1019m-3. For thermal plasmas, and using a simple model that considers the radiation absorption, we obtained the emission spectra (X and O modes) for the harmonics 1, 2 and 3. The radial profiles of the emissivity and the absorption coefficient for the second and third harmonics are shown. The resonant layer width was calculated to be r 2mm. The radial dependence of the refraction index was determined and it is shown that it deviates from the values obtained with the cold plasma model in the resonant region. The radial profiles of the optical depth, (r), for the O and X modes, are also shown. The (r) profiles, obtained with the dielectric model and also using some expressions found in the literature, are observed to be in good agreement. In the center of the plasma, for the second harmonic X-mode, we obtained ~ 2.5(for ne = 2.0 x 1019 m-3). Finally, the radial profiles of the ECE emission, obtained with the dielectric model, is shown. The results of this study indicate that, for the typical TCABR plasma discharges, the second harmonic X-mode of the ECE radiation can be used as a diagnostic tool