Представлена разработанная полуавтоматическая система спектральной, корреляционной и вероятностной обработки данных магнитно-зондовой диагностики стелларатора Л-2М (ИОФ РАН) и модули программного обеспечения для первоначальной и основной обработки сигналов данной диагностики. A semi automatic system that is being developed for spectral, correlation and statistical processing of the data from the magnetic probe diagnostic system of the L-2M stellarator (Prokhorov General Physics Institute of the Russian Academy of Sciences) is presented, as well as the software modules used for the initial and main processing of the data.

Экспериментально установлено существование дальних пространственных корреляций в турбулентной плазме и прослежена их связь с геометрией магнитных поверхностей в стеллараторе Л-2М (Plasma Phys. Control. Fusion. 2008. V. 50. 045001). Исследованы режимы работы установки, при которых в плазме возможны быстрые транспортные переходы. Во время данных переходов происходит резкое уменьшение уровня турбулентности. Показано, что дальние пространственные корреляции характерны для достаточно узких диапазонов частот. В частности, до транспортного перехода такими являются частоты f 30–40 кГц и f 1–3 кГц. После транспортного перехода корреляции в области f 30–40 кГц исчезают, что связано с резким уменьшением уровня турбулентности в данной области, при этом сохраняются корреляции в области низких частот и появляется новая область в частотном диапазоне f 6–12 кГц. Установлено, что основой глобальных электромагнитных осцилляций с частотой f 1–3 кГц является возмущение с m = n = 0, обладающее тороидальными сателлитами (m и n - соответственно полоидальное и тороидальное волновые числа). Показано так же, что после транспортного перехода возбуждаются осцилляции с характерной частотой геодезической акустической моды на средней кривизне магнитного поля, являющиеся, однако, электромагнитной трехмерной локализованной модой. Наконец указано, что в диапазоне более высоких частот, типичных для геодезической акустической моды, связанной с трехмерной кривизной, дальних пространственных корреляций как до, так и после перехода обнаружено не было.

В некоторых случаях сдвиг фаз между флуктуациями скалярного потенциала электрического поля и плотности плазмы помогает идентифицировать неустойчивость, инициирующую турбулентное состояние. Поэтому в работе кратко изложены основные экспериментальные и теоретические факты, свидетельствующие о возможности (или невозможности) подобной идентификации. Представлены экспериментальные данные, основанные на измерении сдвига фаз между флуктуациями плавающего потенциала и ионного тока насыщения в системе с созданными извне магнитными поверхностями – стеллараторе Л-2М [Shchepetov S.V., Kholnov Yu.V., Fedyanin O.I. et al. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2008. V. 50. P. 045001]. Показано, что наблюдаемый сдвиг фаз имеет широкий диапазон значений от до 0, постепенно уменьшаясь при углублении в плазму. Приведен ряд аргументов в пользу утверждения, о том, что может указывать на нелокальность процесса, то есть того, что в данной точке пространства колебания являются вынужденными и определяются в основном процессами, локализованными вне точки наблюдения. Отмечено, что во всех изучавшихся случаях плазма заведомо неустойчива по отношению к резистивным перестановочным модам в рамках магнитогидродинамической теории. Продемонстрирован экспериментальный пример, показавший, что широко распространенное мнение о том, что сдвиг фаз /2 характерен лишь для резистивных перестановочных мод, вряд ли универсально. Данные эксперимента анализируются на основе аналитических оценок.

Представлены результаты изучения влияния параметров плазмы (в частности плотности плазмы и мощности нагрева) и магнитной конфигурации (угла вращательного преобразования) на удержание плазмы низкого давления при электронно-циклотронном резонансном нагреве в стеллараторе Л-2М. В результате анализа установлено, что энергия плазмы в стационарном состоянии может быть хорошо описана произведением степенных функций плотности плазмы, мощности нагрева и угла вращательного преобразования: W = . Энергетические скейлинги, построенные по параметрам начальной фазы свободного распада плазмы и параметрам стационарной фазы, близки друг к другу. Начаты исследования по динамическому анализу распада энергии плазмы.

Представлены описание диагностик микроволнового рассеяния, которые позволяют проводить прямые исследования турбулентных процессов в горячей плазме магнитных ловушек, и первые физические результаты, полученные при измерении характеристик флуктуаций в 2000-2001 гг. на трех различных стеллараторах: Л-2М (Институт общей физики, Москва), LHD (Институт термоядерных исследований, Токи), TJ-II (CIEMAT, Мадрид). Измерения флуктуаций плотности плазмы в области нагрева в центре плазменного шнура на стеллараторах Л-2М и LHD проводились по микроволновому рассеянию на первой гармонике греющего гиротрона. На стеллараторе TJ-II для создания падающего пучка использовался независимый генератор 2-мм излучения; измерения проводились на середине радиуса плазмы. С использованием методов статистического и спектральнного анализа обнаружены характерные особенности флуктуаций, общие для всех трех установок: широкополосные частотные Фурье и вэйвлет-спектры, автокорреляционные функции с медленно спадающими хвостами, негауссовые распределения вероятности амплитуд и приращений амплитуд флуктуаций. Наблюдения показали в Л-2М высокий уровень когерентности между турбулентными флуктуациями в центре и на краю плазменного шнура. В качестве возможного источника плазменной турбулентности рассмотрено развитие в горячей плазме дрейфово-диссипативной неустойчивости и неустойчивости на запертых электронах