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Study of the ITER ICRH system with external matching by means of a mock-up loaded by a variable water load

A. Messiaen, M. Vervier, P. Dumortier, P. Lamalle, F. Louche2006年被引用 18Nuclear FusionIF 3出版社

A mock-up of the complete antenna array (24 straps grouped in 8 triplets) of the ICRH system with external matching for ITER has been constructed with a length reduction factor of 5. At a frequency increased by the same factor the electrical properties of the full-scale system can be measured in the presence of non-dispersive medium. A movable water tank in front of the array simulates variable plasma loading. Measurements of the matching performances of various external circuit configurations and of the scattering matrix of the system show (i) the non-negligible effect of mutual coupling on load resilient matching by Conjugate T (CT) or hybrid leading to coupling between the matching actuators and the generators and asymmetry in power distribution, (ii) good load resilience of a single CT for the right choice of configuration and number of matching parameters, (iii) the large number of matching solutions for coupled CTs and (iv) the benefit of passive power distribution to the straps. This has been successfully tested in the case of the complete array. The power is passively distributed among the upper half and the bottom half of the 24 radiating straps of the antenna plug. The 4 top and 4 bottom triplets are, respectively, set in parallel outside the antenna plug near a voltage anti-node by means of T junctions. The load resilient matching (VSWR <1.3 for an antenna loading variation of about 1–8 Ω m−1) is then obtained by a 4-parameters single CT configuration or a hybrid. The maximum voltage along the line remains equal to the one in the antenna plug and there is a fair power share between the straps. A straightforward robust matching procedure of the complete array is described.The effective radiation resistance of different toroidal and poloidal phasing conditions is measured and compared. The paper also underlines the significant influence of the presence of the electrostatic screen and the resulting increase in the recess of the straps on the reduction of the coupling to the load and of the mutual coupling between the straps.

日本語訳

ITER用外部整合ICRHシステムの完全なアンテナアレイ(8つの3連ストラップからなる計24ストラップ)のモックアップを、長さ縮小係数5で製作した。同じ係数で周波数を増大させることにより、非分散媒質の存在下で実規模システムの電気的特性を測定することができる。アレイ前方の可動式水タンクは、可変プラズマ負荷を模擬する。様々な外部回路構成における整合性能とシステムの散乱行列の測定により、以下のことが示された。(i) コニゲートT(CT)またはハイブリッドによる負荷変動耐性整合において、ストラップ間相互結合が無視できない影響を及ぼし、整合アクチュエータと発振器間の結合および電力配分の非対称性をもたらすこと、(ii) 適切な構成と整合パラメータ数を選択した場合、単一CTによる負荷変動耐性が良好であること、(iii) 結合CTに対しては多数の整合解が存在すること、(iv) ストラップへの受動的電力配分が有益であること。完全なアレイの場合について、この手法が実験的に検証された。電力はアンテナプラグの24本の放射ストラップの上半分と下半分に受動的に分配される。上部4つの3連ストラップと下部4つの3連ストラップは、それぞれ電圧腹点付近でT分岐を介してアンテナプラグ外部に並列接続される。負荷変動耐性整合(アンテナ負荷変動約1〜8 Ω m⁻¹に対してVSWR < 1.3)は、4パラメータの単一CT構成またはハイブリッドにより達成される。線路に沿った最大電圧はアンテナプラグ内の電圧と同等に保たれ、ストラップ間の電力配分は良好である。完全なアレイの簡便かつロバストな整合手順が記述される。異なるトロイダルおよびポロイダル位相条件における実効放射抵抗を測定し、比較した。また本論文は、静電遮蔽スクリーンの存在とそれに伴うストラップ後退量の増加が、負荷への結合およびストラップ間相互結合の低減に及ぼす顕著な影響を強調している。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERIon cyclotron heatingMock-up
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