ALOHA is a coupling code for Lower Hybrid Current Drive antennas facing tokamak magnetized fusion plasma.

This coupling code is based on the linear coupling theory. It allows one to model the coupling of a 'grill'-like antenna to a cold plasma of the kind one can find in Tokamak. It allows to take into account advanced antennas such as multijunctions or passive-active multijunction antennas.

The plasma model assumes a slab cold magnetized plasma, which density can be modelled as a linear or a bi-linear electron density gradient, with or without vacuum layer facing the antenna. The plasma wave model is either '1D' (slow wave only, infinite waveguides in the poloidal direction) or '2D' (slow and fast waves described in an uncoupled way, rectangular waveguides). The electromagnetic behaviour of the antenna can be described using scattering parameters, and the coupling between the plasma and the front face waveguide is then calculated in the code.

ALOHA is a free software distributed under the CeCILL-B FREE LICENSE AGREEMENT. This licence is fully compatible with BSD-like licenses (BSD, X11, MIT) which have a strong attribution requirement (which goes much further than a simple copyright notice). Cf. the LICENSE file or https://en.wikipedia.org/wiki/CeCILL for more informations

The code is should work out-of-the-box on any Linux 64bits. In order to download the code, use git. On a Linux terminal:

git clone https://github.com/IRFM/ALOHA.git

The documentation of the code is located in the /doc directory, as a LyX document. The .pdf version is also included and can be read here.

The documentation has been made few years ago, so please let me know in case of any question on the code usage.

ALOHA uses the Fork + Pull collaborative development model. If this new to you, see github’s articles on forking and pull requests.

In short: you will fork the ALOHA repo, make change on your git repository and commit them, and then send a pull request for your additions to be merged into the main ALOHA repository.

Code de calcul du couplage des antennes à la fréquence hybride basse avec un plasma de tokamak ALOHA (Advanced LOwer Hybrid Antenna).

ALOHA est un code de calcul base sur la theorie lineaire du couplage des ondes electromagnétiques à la fréquence hybride basse. Il permet de modéliser le couplage d'une antenne de type 'grill', c'est-a-dire un réseau de guides d'ondes déphasés, avec le plasma de bord d'un tokamak.

Le coeur du code a ete developpé entre 1994 et 1996 par S.Berio et Ph.Bibet. Le projet a ensuite ete repris par D.Voyer et Ph.Bibet. Quelques modifications ont ete apportees lors du stage d'O.Izacard. Depuis 2008, le code fortran 1D a ete porte en fortran 90 et n'utilise plus les librairies proprietaires NAG.

Le plasma de bord est modelise dans ALOHA comme :

• un plasma 'froid' ;
• un plasma inhomogène en densite suivant l'axe radial (pour chacune des lignes toroidales consituant l'antenne)

La propagation des ondes electromagnetiques dans les guides de l'antenne est modelise sous la forme d'une somme de modes TE et TM. Le propagation des ondes electromagnetiques dans le plasma est est modelise sous la forme d'une spectre d'ondes planes.

En regime harmonique, les hypotheses realisees sur le plasma permettent de deduire des equations de Maxwell Faraday et de Maxwell Ampere, un systeme de 4 equations differentielles couplées, reliant les composantes tangentielles dans le domaine spectrale des champs E et H.

Au niveau de l'interface antenne/plasma, les conditions aux limites sont exprimees dans le domaine spectrale grace a un terme matriciel d'admittance Ys, reliant les composantes tangentielles du champ E aux composantes tangentielles du champ H.

Dans l'hypothese 1D, on suppose que la propagation des ondes EM dans le plasma est reduite au plan xOz (direction radiale et toroidale). Dans ce cas, l'admittance de surface Ys est reduite a un scalaire et on obtient alors une equation differentielle decouplee du second ordre en E. Sa resolution analytique depend ensuite de l'hypothese que l'on fait sur le profil de densite electronique devant l'antenne. [Brambilla1978]

Dans l'hypothese 2D, les termes de l'admittance de surface sont obtenus selon l'hypothese utilisee pour modeliser le profil de densite electronique devant l'antenne. [Bers1983, Voyer200x]

NB : au prealable, le repertoire contenant les librairies d'ALOHA doit etre charge dans le PATH matlab. Pour cela, on doit effectuer dans matlab : addpath(genpath([chemin_du_code_ALOHA/libaloha'])); Cette commande peut etre rajoutee dans le fichier startup.m de matlab pour effectuer cette operation a chaque demarrage de matlab (cf help matlab)

• Ph.Bibet
• S.Berio
• O.Izacard
• D.Voyer
• J.Hillairet

Coupling theory 2D/3D:

• M.Brambilla, Lower Hybrid waves propagation in cold plasma, 1978
• A.Bers, K.S.Theilaber, Three dimensional theory of waveguide plasma coupling, 1983

SWAN:

• D.Moreau, T.K.Bguyen, Couplage de l'onde lente au voisinage de la fréquence hybride basse dans les grands tokamaks, 1984

ALOHA:

• S.Berio, Developpement de coupleurs a la frequence hybride pour la generation non inductive de courant dans un tokamak, 1996
• J. Hillairet et al, ALOHA: an Advanced LOwer Hybrid Antenna coupling code, 2010 Nucl. Fusion, 50.