The antennas presently developed for ion cyclotron resonance frequency (ICRF) heating of the ITER plasma consist of a tightly packed array of a large number of radiating straps, in order to deliver a high power density without exceeding radio-frequency voltage standoffs. A recently developed three-dimensional electromagnetic commercial software has enabled important progress in the coupling analysis and optimization of such demanding systems. Approximations allowing these codes to convincingly model the effect of antenna loading by a magnetized plasma are discussed. It is shown that, for the purpose of antenna design calculations, a slab of ordinary dielectric with a high relative permittivity, KD, of the order of (c/VA)2, where VA is the plasma Alfvén velocity, can reproduce the main features of wave reflection and refraction by the plasma edge. Multi-layered dielectrics permit more refined approximations. The numerical application of the approximation is illustrated by a simulation of the JET 'A2' ICRF arrays, which fairly qualitatively reproduces the experimental frequency dependence of the coupling resistance. The same loading approximation is applied to the design of realistic experimental test-bed conditions for antenna prototypes or mock-ups, using water as a means of creating plasma-relevant antenna loading. Application to a scaled mockup of the ITER antenna is briefly presented.
現在、ITERプラズマのイオンサイクロトロン共鳴周波数(ICRF)加熱のために開発されているアンテナは、高周波電圧の絶縁耐力を超えることなく高い電力密度を供給するために、多数の放射ストラップを密に配置したアレイで構成されている。最近開発された三次元電磁界商用ソフトウェアにより、このような要求の厳しいシステムの結合解析と最適化において重要な進歩が達成された。これらのコードが磁化プラズマによるアンテナ負荷を説得力を持ってモデル化することを可能にする近似について議論する。アンテナ設計計算の目的には、プラズマのアルヴェーン速度VAを用いて(c/VA)2のオーダーの高い比誘電率KDを持つ通常の誘電体のスラブが、プラズマ端による波の反射と屈折の主要な特徴を再現できることが示される。多層誘電体はより精密な近似を可能にする。この近似の数値的適用は、JET 'A2' ICRFアレイのシミュレーションによって例示され、結合抵抗の実験的な周波数依存性をかなり定性的に再現する。同じ負荷近似は、水をプラズマ関連のアンテナ負荷を生成する手段として用いる、アンテナ原型またはモックアップのための現実的な実験的テストベッド条件の設計に適用される。ITERアンテナの縮尺モックアップへの適用について簡潔に示す。