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Performance of the ITER ICRH system as expected from TOPICA and ANTITER II modelling

A. Messiaen, R. Koch, R.R. Weynants, P. Dumortier, F. Louche, R. Maggiora, D. Milanesio2010年被引用 77Nuclear FusionIF 3出版社

The performance on plasma of the antennas of the proposed ITER ICRF system is evaluated by means of the antenna 24 × 24 impedance matrix provided by the TOPICA code and confirmed and interpreted by the semi-analytical code ANTITER II (summarized in an appendix). From this analysis the following system characteristics can be derived: (1) a roughly constant power capability in the entire 40–55 MHz frequency band with the same maximum voltage in the eight feeding lines is obtained for all the considered heating and current drive phasings on account of the broadbanding effect of service stubs. (2) The power capability of the array significantly depends on the distance of the antenna to the separatrix, the density profile in the scrape-off layer (SOL) and on the strap current toroidal and poloidal phasings. The dependence on phasing is stronger for wider SOL. (3) To exceed a radiated power capability of 20 MW per antenna array in the upper part of the frequency band, with a separatrix–wall distance of 17 cm and a conservative short decay plasma edge density profile, the system voltage stand-off must be 45 kV and well chosen combinations of toroidal and poloidal phasing are needed. (4) On account of the plasma gyrotropy and of poloidal magnetic field, special care must be taken in choosing the optimal toroidal current drive and poloidal phasings.The ANTITER II analysis shows furthermore that important coaxial and surface mode excitation can only be expected in the monopole toroidal phasing, that strong wave reflection from a steep density profile significantly reduces the coupling even if the separatrix is closer to the antenna and that the part of the edge density profile having a density lower than the cut-off density pertaining to the considered phasing does not significantly contribute to the coupling.

日本語訳

提案されたITER ICRFシステムのアンテナのプラズマに対する性能は、TOPICコードによって提供されるアンテナの24×24インピーダンス行列を用いて評価され、半解析コードANTITER II(付録に要約)によって確認・解釈される。この解析から、以下のシステム特性が導かれる:(1)8本の給電線における同一の最大電圧で、40〜55 MHzの全周波数帯域にわたり、考慮されたすべての加熱および電流駆動位相に対してほぼ一定の電力容量が得られる。これはサービススタブの広帯域化効果によるものである。(2)アレイの電力容量は、セパラトリックスからアンテナまでの距離、スクレイプオフ層(SOL)の密度分布、およびストラップ電流のトロイダル・ポロイダル位相に大きく依存する。位相への依存性は、SOLがより広い場合に強くなる。(3)周波数帯域の上部でアンテナアレイあたり20 MWの放射電力容量を超えるためには、セパラトリックスと壁の間の距離が17 cmで、保守的な短い減衰長のプラズマ端部密度分布の場合、システムの耐電圧は45 kVが必要であり、トロイダル・ポロイダル位相の適切な組み合わせが求められる。(4)プラズマのジャイロトロピーとポロイダル磁場の影響により、最適なトロイダル電流駆動およびポロイダル位相の選択には特別な注意が必要である。さらに、ANTITER IIの解析は、同軸および表面モードの励起がモノポール位相においてのみ重要であること、急峻な密度勾配による強い波の反射が、セパラトリックスがアンテナに近い場合でも結合を著しく低下させること、そして考慮された位相に関連するカットオフ密度より低い密度の端部密度分布の部分は結合に有意に寄与しないことを示している。

装置

iter高精度(タイトル一致)

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ITERIon cyclotron heating
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