A computational model has been developed that allows calculation ofthe radiofrequency (RF) power reflected by grill waveguide antennas, employed for additional heating of tokamak plasmas. The plasma surface impedance is evaluated using a full wave analysis with the SEMAL code (Sauter, O., Vaclavik, J., Comput. Phys. Commun. 84 (1994) 226), which solves the integrodifferential equations for the electric field of the wave inconfiguration space, in an inhomogeneous plasma, for any cyclotron harmonic and without any approximation with respect to the Larmor radius. These features are necessary for solving the problem of the antenna coupling of the ion Bernstein wave (IBW) plasma heating experiment, operating at an ion cyclotron harmonic higher than the second. In this experiment, the antenna coupling has to be carefully considered, in order to find suitable antenna-plasma conditions for avoiding parametric instabilities, a phenomenon that inhibits wave propagation in the plasma interior. As a result, for an IBW experiment on the FTU tokamak, a good antenna coupling is expected by assuming a low plasma density near the antenna-plasma interface. Nevertheless, by considering higher plasma densities, so that a low activity of the parametric instabilities is expected, a marginal antenna coupling has been found, with about 40% of RF power reflected at the antenna.
トカマクプラズマの追加加熱に用いられるグリル導波管アンテナによって反射される高周波(RF)電力を計算することを可能にする計算モデルが開発された。プラズマ表面インピーダンスは、SEMALコード(Sauter, O., Vaclavik, J., Comput. Phys. Commun. 84 (1994) 226)を用いた全波解析によって評価される。このコードは、非一様プラズマ中の配置空間における波動の電場に対する積分微分方程式を、任意のサイクロトロン高調波について、またラーモア半径に関していかなる近似も用いずに解くものである。これらの特徴は、第2次よりも高いイオンサイクロトロン高調波で動作するイオンバーンスタイン波(IBW)プラズマ加熱実験のアンテナ結合の問題を解決するために必要である。この実験では、プラズマ内部での波動伝搬を阻害する現象であるパラメトリック不安定性を回避するための適切なアンテナ・プラズマ条件を見出すために、アンテナ結合を注意深く検討しなければならない。その結果、FTUトカマクにおけるIBW実験については、アンテナ・プラズマ界面近傍の低いプラズマ密度を仮定することにより、良好なアンテナ結合が期待される。それにもかかわらず、パラメトリック不安定性の活動が低いことが期待されるようなより高いプラズマ密度を考慮すると、限界的なアンテナ結合が見出され、アンテナで約40%のRF電力が反射される。