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Conceptual study of an ICRH traveling-wave antenna system for low-coupling conditions as expected in DEMO

R. Ragona, A. Messiaen2016年被引用 33Nuclear FusionIF 3出版社

For the central heating of a fusion reactor ion cyclotron radio frequency heating (ICRH) is the first choice method as it is able to couple RF power to the ions without density limit. The drawback of this heating method is the problem of excitation of the magneto-sonic wave through the plasma boundary layer from the antenna located along the wall, without exceeding its voltage standoff. The amount of coupling depends on the antenna excitation and the surface admittance at the antenna output due to the plasma profile. The paper deals with the optimization of the antenna excitation by the use of sections of traveling-wave antennas (TWAs) distributed all along the reactor wall between the blanket modules. They are mounted and fed in resonant ring system(s). First, the physics of the coupling of a strap array is studied by simple models and the coupling code ANTITER II. Then, after the study of the basic properties of a TWA section, its feeding problem is solved by hybrids driving them in resonant ring circuit(s). The complete modeling is obtained from the matrices of the TWA sections connected to one of the feeding hybrid(s). The solution is iterated with the coupling code to determine the loading for a reference low-coupling ITER plasma profile. The resulting wave pattern up to the plasma bulk is derived. The proposed system is totally load resilient and allows us to obtain a very selective exciting wave spectrum. A discussion of some practical implementation problems is added.

日本語訳

核融合炉の中心加熱には、イオンサイクロトロン周波数帯加熱(ICRH)が第一の選択肢であり、密度限界なしにRF電力をイオンへ結合することができる。この加熱方式の欠点は、プラズマ境界層を通してマグネトソニック波を励起する際に、その電圧耐力を超えることなく、壁に沿って配置されたアンテナから励起しなければならないという問題である。結合の度合いは、アンテナ励起と、プラズマ分布によるアンテナ出力端における表面アドミタンスに依存する。本論文では、ブランケットモジュール間の炉壁に沿って分布配置された進行波アンテナ(TWA)のセクションを用いたアンテナ励起の最適化を扱う。これらは共振リングシステムに取り付けられ、給電される。まず、ストラップアレイの結合の物理を、単純なモデルと結合コードANTEC IIを用いて研究する。次に、TWAセクションの基本特性の研究後、その給電問題を、共振リング回路で駆動するハイブリッドによって解決する。完全なモデリングは、給電ハイブリッドの一つに接続されたTWAセクションの行列から得られる。この解は結合コードで反復され、参照となる低結合ITERプラズマ分布に対する負荷を決定する。得られた波動パターンはプラズマバルクまで及ぶ。提案システムは完全に負荷耐性があり、非常に選択的な励起波動スペクトルを得ることができる。いくつかの実装上の問題に関する考察が追加されている。

装置

iter低精度(概要文一致)

wiki

DEMOIon cyclotron heating
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