Two analytical models for the ordinary mode propagating through inhomogeneous edge plasma layer are developed. Simple analytical expressions for diffusion-like angular and spatial beam width variation are obtained and compared to time-averaged results coming from 2D Maxwell's equations solver for different turbulence k-spectra and plasma conditions. The strong spatial broadening of microwave beam is predicted by the two approaches at realistic turbulent edge parameters for ECRH experiments at ITER.
Resolving ECRH deposition broadening due to edge turbulence in DIII-D by heat deposition measurement
用于局部加热和模式控制的微波功率与密度波动之间的相互作用可以产生注入光束的加宽，如实验和模拟中所证实的。增大功率沉积宽度会对ITER上撕裂模结构的抑制产生影响。这项工作讨论了实验部分的努力，以了解散射的注入微波湍流的DIII-D托卡马克。相应的理论建模工作可以在M. B. Thomas et.其他：提交给核聚变（2017）[作者注-本文将在同一期刊上发表]。在一组微扰热输运实验中，同时测量了托卡马克边缘毫米级涨落水平和微波热沉积。通过对调制通量的拟合，将光束展宽与热输运分离。从500 kHz，48通道ECE辐射计的电子温度测量进行傅立叶分析，并用于计算沉积依赖的通量。该通量与运输模型的一致性进行了评价。一个扩散和对流输运的解决方案是线性化的，并与能量守恒导出的通量进行比较。这两种形式的热通量之间的比较是用来评估ECRF沉积配置文件的质量，和拟合发现一个显着扩大的一维平衡射线追踪计算从基准TORAY-GA射线追踪代码是必要的。介绍了热通量法的物理基础、交叉验证和应用。该方法被施加到一系列的DIII-D放电，并发现一个扩展因子的沉积轮廓宽度与边缘密度波动水平成线性比例。这些实验结果被发现是一致的全波光束展宽测量的三维全波模拟在相同的放电。
Non-thermal Broadening of IRIS Fe XXI Lines Caused by Turbulent Plasma Flows in the Magnetic Reconnection Region During Solar Eruptions
磁重联是太阳爆发中能量释放的重要机制，其中高温辐射是研究磁重联过程中等离子体性质的主要诊断手段。紫外光谱仪在重联电流片和耀斑环顶区都观测到了高温谱线的非热展宽，但其成因尚不清楚。在这项工作中，我们使用最近开发的三维磁流体动力学（MHD）模拟磁重联在标准的太阳耀斑的几何形状和揭示高度动态的等离子体流的重联区域。利用MHD模型的参数，包括等离子体的密度、温度和速度，计算了界面区成像光谱仪（IRIS）观测到的Fe XXI 1354谱线的合成剖面。我们的模型表明，在CS和耀斑环顶区域的湍流体等离子体流负责的非热加宽的Fe XXI发射线。模拟的非热速度范围从几十公里秒$^{-1}$到超过两百公里秒$^{-1}$，这是与IRIS观测一致。模拟的二维谱线图也揭示了高度动态的下行流结构，其中高的非热速度很大，这是与观测一致的。
Deep electric field predictions by drift-reduced Braginskii theory with plasma-neutral interactions based upon experimental images of boundary turbulence
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
我们通过物理学深度学习提出了二维湍流电场计算，该计算符合（i）在具有纯环向场的轴对称聚变等离子体框架下的漂移减少的Braginskii理论，以及（ii）通过分析Alcator C-Mod托卡马克上放电的喷气成像获得的开放场线上波动电子密度和温度的实验估计。在简化的等离子体湍流模型中，考虑了局部膨胀的氦原子对粒子和能量的影响，增强了电场和电子压力之间的相关性。中性粒子还与加宽湍流场振幅分布和增加${\bf E \times B}$剪切速率直接相关。这表明了一种新的方法，在等离子体实验中，通过求解非线性动力学与偏微分方程和数据不编码显式边界或初始条件一致。
Physics-informed machine learning techniques for edge plasma turbulence modelling in computational theory and experiment
Western University（西安大略大学）；MIT Plasma Science and Fusion Center（麻省理工学院等离子体科学与聚变中心）
边缘等离子体湍流对磁约束聚变装置的性能至关重要。为了更好地理解理论和实验中的边缘湍流，开发了一个受偏微分方程约束的定制物理学深度学习框架，以准确地从电子压力的部分观测中学习与双流体理论一致的湍流场。这种计算是不可能的，否则使用传统的平衡模型。有了这种技术，第一个直接的定量比较静电双流体理论和电磁gyrokinetic模型之间的湍流场表现出良好的整体协议，发现在磁化螺旋等离子体在低归一化压力。为了将这些计算技术转化为实验聚变等离子体，通过一个新创建的深度学习框架展示了一种将HeI线辐射的亮度测量转化为局部等离子体波动的新方法，该框架集成了中性输运物理和碰撞辐射理论，用于氦原子中的$3^3 D - 2^3 P$跃迁。本论文利用Alcator C-Mod托卡马克装置上的快速相机数据，首次利用单根谱线对聚变等离子体中湍流电子密度、电子温度和中性密度进行了二维时间相关的实验测量。利用实验推断的数据，计算了轴对称聚变等离子体纯环向场框架下符合漂移简化Braginskii理论的二维湍流电场的初始估计值.发现氦原子对粒子和能量源的影响增强了电场和电子压力之间的相关性，同时加宽了影响${\bf E \times B}$流动和剪切速率的湍流场幅度。
Spatiotemporal Properties of Compressible Magnetohydrodynamic Turbulence from Space Plasma
Institut für Physik und Astronomie, Universität Potsdam（波茨坦大学物理与天文学研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Institute of Science and Technology for Deep Space Exploration, Nanjing University（南京大学深空探测科学与技术研究院）；Shandong Key Laboratory of Space Environment and Exploration Technology, Institute of Space Sciences, School of Space Science and Technology, Shandong University（山东大学空间科学与技术学院空间科学研究所空间环境与探测技术山东省重点实验室）；Universität Potsdam（波茨坦大学）
