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Modelling of power limit in RF antenna waveguides operated in the lower hybrid range of frequency

M. Goniche, C. El Mhari, M. Francisquez, S. Anza, J.H. Belo, P. Hertout, J. Hillairet2014年被引用 23Nuclear FusionIF 3出版社

Multipactor, the well-known electron avalanche phenomena occurring in waveguides when the amplitude of the RF electric field exceeds a threshold, is modelled for lower hybrid current drive (LHCD) antennas. The electric field threshold departures significantly from the expected linear scaling with the frequency when the width of the waveguide along the electric field increases. For 5 GHz waveguides, the multipactor does not occur when this width exceeds 26 mm, in very good agreement with analytical formulation. Effect of static magnetic field with typical values of tokamak environment is examined. It is found that the threshold is weakly reduced (−6%) for the front face of the antenna featuring the rows of narrow waveguides. Strong reduction in the threshold is found where the wave frequency equals the electron cyclotron frequency (0.178 T at 5 GHz) but this condition will not be met on ITER. After baking at 240 °C, wide waveguides at the antenna input (29 mm on ITER) have a threshold of ∼7 kV cm−1, assuming a homogeneous magnetic field. However, preliminary results indicate higher threshold when the gradient of the magnetic field along the waveguide is taken into account and no limitation, from this section, is expected for the ITER LHCD antenna.

日本語訳

マルチパクタ、すなわちRF電界の振幅がしきい値を超えた際に導波管内で発生する既知の電子なだれ現象は、低域混成波電流駆動(LHCD)アンテナについてモデル化された。電界に沿った導波管の幅が増大すると、電界しきい値は周波数に対する線形スケーリングから有意に乖離する。5 GHzの導波管では、この幅が26 mmを超えるとマルチパクタは発生せず、これは解析的定式化と極めて良く一致する。トカマク環境の典型的な値を持つ静磁場の影響が調査された。狭い導波管の列を特徴とするアンテナ前面では、しきい値がわずかに減少(−6%)することが見出された。しきい値の大きな減少は、波の周波数が電子サイクロトロン周波数と等しい場合(5 GHzにおいて0.178 T)に見出されたが、この条件はITERでは満たされない。240°Cでのベーキング後、アンテナ入力部の広い導波管(ITERでは29 mm)は、一様磁場を仮定した場合、約7 kV cm⁻¹のしきい値を有する。しかしながら、予備的結果は、導波管に沿った磁場勾配を考慮するとしきい値がより高くなることを示しており、ITER LHCDアンテナに関しては、この部分による制限は生じないと予想される。

装置

iter低精度(概要文一致)

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Lower hybridWaveguide
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