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Modelling of folded waveguide antennas

J.A. Heikkinen, M.A. Irzak, O.N. Shcherbinin1997年被引用 2Nuclear FusionIF 3出版社

The power handling and coupling of a folded waveguide (FWG) antenna array in the ion cyclotron range of frequencies (ICRF) are analysed numerically for reactor plasma conditions. The fields inside the FWG unit are approximated in the model of the usual rectangular waveguide that will result from unfolding the FWG, keeping the corresponding dimensions. Including the surface impedance for a hot reactor sized plasma and the external current simulating the short probe source inside the waveguide allows one to investigate the coupling between units, the input impedance and the matching of a system consisting of several FWG units. Reconstructing the field structure both inside the waveguides and in the vacuum layer (between the coupler front and the plasma), the poloidal and toroidal spectra of the waves launched into the plasma are computed in the case where the effect of the poloidal magnetic field is neglected. Assuming 60 MHz frequency and specific ITER relevant waveguide and plasma parameters with 5 cm scrape-off decay length and 10 cm vacuum gap between the plasma and the waveguide, the present model with idealized non-perturbed feeder excitation predicts a voltage of less than 40 kV along the current probe source, a maximum electric field below 30 kV.cm-1 and a maximum voltage of the order of 250 kV inside the FWG with ten folds for 10 MW radiated power per unit. For a waveguide complex composed of eight units, the mutual coupling between the units is found to be non-negligible, indicating a need for tuning in the system circuit

日本語訳

折り返し導波管(FWG)アンテナアレイのイオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)における電力処理能力と結合特性を、炉心プラズマ条件に対して数値解析した。FWGユニット内部の電界は、FWGを展開した際に得られる通常の矩形導波管のモデルで近似した。高温炉心規模プラズマに対する表面インピーダンスと、導波管内部の短絡プローブ源を模擬した外部電流を含めることにより、複数のFWGユニットからなるシステムのユニット間結合、入力インピーダンス、および整合を調べることができる。導波管内部と真空層(結合器前面とプラズマの間)の両方における電界構造を再構成し、ポロイダル磁場の影響を無視した場合について、プラズマ中に励起される波のポロイダルおよびトロイダルスペクトルを計算した。60 MHzの周波数、5 cmのスクレイプオフ層減衰長、プラズマと導波管の間の10 cmの真空ギャップというITER関連の具体的な導波管およびプラズマパラメータを仮定し、理想化された非摂動給電器を用いた本モデルは、電流プローブに沿って40 kV未満の電圧、30 kV/cm未満の最大電界、および10 MWのユニット当たりの放射電力に対して10折り返しのFWG内部で250 kV程度の最大電圧を予測する。8ユニットからなる導波管複合体では、ユニット間の相互結合が無視できないことが判明し、システム回路における整合調整の必要性が示された。

装置

iter低精度(概要文一致)

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Waveguide
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