A numerical model of radio-frequency wall conditioning for steady-state stellarators

Abstract

A new self-consistent model of the radio-frequency (RF) plasma production in stellarators in the ion-cyclotron (IC) and electron-cyclotron (EC) frequency ranges is described in this work. This model will be used for RF and ECRH start-up and for numerical analysis of the plasma discharge for the vacuum chamber wall conditioning in stellarator type machines. The self-consistent model includes the system of the particle and energy balance equations and the boundary problem for the Maxwell’s equations. A new feature of this model is account of molecular ions, H₂⁺ and H₃⁺ , in the particle balance equations and possibility to model the ECRH breakdown.

Представлено нову самоузгоджену модель високочастотного (ВЧ) створення плазми в стелараторах в іонно-циклотронному (ІЦ) і електронно-циклотронному (ЕЦ) діапазонах частот. Ця модель буде використовуватися для моделювання ВЧ- та ІЦ-створення плазми, а також для числового аналізу плазмового розряду для очищення стінок вакуумної камери в установках стелараторного типу. Самоузгоджена модель включає в себе систему рівнянь балансу частинок та енергії для електронів і крайову задачу для рівнянь Максвелла. Новою особливістю моделі є врахування молекулярних іонів H₂⁺ і H₃⁺ у рівняннях балансу частинок та можливість моделювати ІЦ-пробій.

Представлена новая самосогласованная модель высокочастотного (ВЧ) создания плазмы в стеллараторах в ионно-циклотронном (ИЦ) и электронно-циклотронном (ЭЦ) диапазонах частот. Эта модель будет использоваться для ВЧ- и ИЦ-создания плазмы, а также для численного анализа плазменного разряда для чистки стенок вакуумной камеры в установках стеллараторного типа. Самосогласованная модель включает в себя систему уравнений баланса частиц и энергии для электронов и краевую задачу для уравнений Максвелла. Новой особенностью модели является учет молекулярных ионов H₂⁺ и H₃⁺ в уравнениях баланса частиц и возможность моделировать ИЦ-пробой.