The 2D (radial/poloidal) spatial topology of RF-induced convective cells developing radially in front of ion cyclotron range of frequency (ICRF) antennae is investigated, in relation to the spatial distribution of RF currents over the metallic structure of the antenna. This is done via a Green's function, determined from the ICRF wave coupling equations, and well-suited to open field lines extending toroidally far away on both sides of the antenna. Using such formalism, combined with a full-wave calculation using the 3D antenna code ICANT (Pécoul S. et al 2000 Comput. Phys. Commun.146 166–87), two classes of convective cells are analysed. The first one appears in front of phased arrays of straps, and depending on the strap phasing, its topology is interpreted using the poloidal profiles of either the RF current or the RF voltage of the strip line theory. The other class of convective cells is specific to antenna box corners and is evidenced for the first time. Based on such analysis, general design rules are worked out in order to reduce the RF-sheath potentials, which generalize those proposed in the earlier literature, and concrete antenna design options are tested numerically. The merits of aligning all strap centres on the same (tilted) flux tube, and of reducing the antenna box toroidal conductivity in its lower and upper parts, are discussed.
2次元(径方向・ポロイダル方向)の空間トポロジーを有する、イオンサイクロトロン周波数帯(ICRF)アンテナの前方で径方向に発生するRF誘起対流セルについて、アンテナの金属構造上のRF電流の空間分布との関連において調査する。これは、ICRF結合方程式から決定されるグリーン関数と、アンテナの両側でトロイダル方向に遠方まで延びる開放磁力線に適した手法を用いて行われる。この形式を、3次元アンテナコードICANT(Pécoul S. et al 2000 Comput. Phys. Commun. 146 166–87)を用いた全波計算と組み合わせることにより、2種類の対流セルを解析する。第1の種類は位相配列ストラップの前方に現れ、ストラップの位相に応じて、そのトポロジーはストリップ線路理論におけるRF電流またはRF電圧のポロイダル方向プロファイルを用いて解釈される。第2の種類の対流セルはアンテナボックス角部に特有のものであり、今回初めて明らかにされる。この解析に基づき、RFシースポテンシャルを低減するための一般的な設計指針が導出され、これは従来文献で提案された指針を一般化するものである。さらに、具体的なアンテナ設計オプションが数値的に検証される。すべてのストラップを同一の(傾斜した)磁束管上に整列させること、およびアンテナボックスの下部と上部におけるトロイダル方向導電率を低減することの利点について議論する。