AbstractTwo types of waveguides that have been proposed as launchers for fast-wave ion-cyclotron-resonance heating of large tokamaks are examined. The coupling of power from a transmission line to the waveguide via coupling probes, and from the waveguide to a plasma with parameters representative of the proposed ITER device, are calculated. These calculations are applied to model a waveguide filled with a dielectric, and a vacuum waveguide containing a polarization-rotating grid. It is found that the power reflected to the transmission line by a dielectric-filled waveguide can be reduced to negligible levels by using an open-ended or shorted coupling probe of suitable dimensions. However, if the dielectric chosen is water, losses in the waveguide reach an unacceptable level. These losses could be reduced by a large factor by using a suitable ceramic material as the dielectric. The waveguide incorporating a polarization-rotating grid was found not to be a suitable launcher for ion-cyclotron-resonance heating, since only a tiny fraction of the incident power is transmitted to the plasma by the grid-Faraday screen system.
大型トカマクの高速波イオンサイクロトロン共鳴加熱用ランチャとして提案されている2種類の導波管を検討する。伝送線路から結合プローブを介した導波管への電力結合、および提案されているITER装置のパラメータを代表するプラズマへの導波管からの電力結合を計算する。これらの計算を、誘電体で満たされた導波管と、偏光回転グリッドを備えた真空導波管のモデルに適用する。誘電体で満たされた導波管において、適切な寸法の開放端または短絡結合プローブを用いることで、伝送線路への反射電力を無視できるレベルまで低減できることが見出された。しかしながら、誘電体として水を選択した場合、導波管内の損失は許容できないレベルに達する。これらの損失は、適切なセラミック材料を誘電体として用いることにより、大きな係数で低減できる。偏光回転グリッドを組み込んだ導波管は、イオンサイクロトロン共鳴加熱用ランチャとして適切ではないことが判明した。なぜなら、グリッド-ファラデーシールドシステムを通過してプラズマへ透過する入射電力はごくわずかだからである。