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Eigenmode analysis of the ITER ICRF antenna plug and electrical solution to the grounding of the antenna

F. Louche, A. Messiaen, P. Dumortier, F. Durodié, R. Koch, P. Lamalle2009年被引用 12Nuclear FusionIF 3出版社

The excitation of non-TEM modes around the ITER ICRF (ion cyclotron range of frequency) antenna plug can considerably increase the level of RF currents and voltages on the ITER plug. We report on a study of these modes and a solution to avoid them in the ITER ion cyclotron range of frequencies. From a transmission line approach we show that resonances can be avoided if the distance between the mouth of the line and an added short-circuit is sufficiently small. We therefore propose to position short-circuits at about 1 m from the antenna mouth, constituted by rows of closely spaced non-capacitive contacts all around the plug. These conclusions are further validated with Microwave Studio® simulations. A simplified model of the ITER ICRF array is used for comparing various grounding solutions and it is proved that the solution already inferred from transmission line approximation suppresses the resonances from the frequency domain relevant for ICRH in ITER. The MWS calculations predict that the proposed solution also avoids large RF currents in the blanket modules and in their connectors. Their amplitude barely exceeds 5% of the strap RF currents. This solution avoids perturbation of the antenna array impedance matrix by the coaxial gap. We also discuss resonances appearing at harmonic frequencies which could be excited by various non-linear effects due to the plasma or the generator. This kind of excitation should not lead to large voltage build-up.

日本語訳

非TEMモードの励起は、ITER ICRF(イオンサイクロトロン周波数帯)アンテナプラグ周辺で、ITERプラグ上のRF電流および電圧のレベルをかなり増大させ得る。我々は、これらのモードの研究と、ITERイオンサイクロトロン周波数帯におけるそれらを回避するための解決策について報告する。伝送線路アプローチから、線路の開口部と追加された短絡部との間の距離が十分に小さければ、共振を回避できることを示す。そこで我々は、プラグの周囲全体に密に配置された非容量性コンタクトの列からなる短絡部を、アンテナ開口部から約1 mの位置に配置することを提案する。これらの結論は、Microwave Studio®シミュレーションによってさらに検証される。ITER ICRFアレイの簡略化モデルを用いて様々な接地方法を比較し、伝送線路近似からすでに推測された解決策が、ITERにおけるICRHに関連する周波数領域からの共振を抑制することを証明する。MWS計算は、提案された解決策がブランケットモジュールおよびそのコネクタにおける大きなRF電流も回避することを予測する。それらの振幅は、ストラップRF電流の5%をわずかに超える程度である。この解決策は、同軸ギャップによるアンテナアレイのインピーダンス行列の摂動を回避する。また、プラズマまたは発振器による様々な非線形効果によって励起され得る高調波周波数で現れる共振についても議論する。この種の励起は、大きな電圧の蓄積にはつながるべきではない。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERIon cyclotron heatingIon cyclotron antenna
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