One of the primary problems of ion cyclotron range of frequency (ICRF) systems in magnetic confinement experiments is the coupling of a large amount of radio frequency wave power through the plasma cut-off layer within the voltage limits of the antenna system. Travelling wave array (TWA) antennas have higher coupling than conventional ICRF antennas, which is manifested in a sharp and optimized k// spectrum. As a pre-study of TWA applications in tokamaks, a TWA antenna with six consecutive straps and double-fin capacitors was conceptually designed for the experimental advanced superconducting tokamak (EAST). The antenna geometry was optimized to seek a low reflection coefficient for EAST ICRF heating scenarios. The design and simulation results of the TWA antenna are briefly presented. The results of the frequency sweep in vacuum show that a bandwidth of approximately 3 MHz with S11 < −30 dB can be obtained. The peak of the k// power spectrum is adjusted to ∼3–4 m−1 at the frequency of 34–36 MHz. In addition, the properties of the power flow and the characteristics of the wave field are also discussed by modelling the plasma facing the TWA antenna using a cold plasma medium. The results in this study may provide some reference and guidance for the study of TWA antennas and other ICRF antennas in magnetic-confined fusion devices like EAST or the Chinese Fusion Engineering Test Reactor.
磁場閉じ込め実験におけるイオンサイクロトロン周波数帯（ICRF）システムの主要な問題の一つは、アンテナシステムの電圧制限内で、プラズマ遮断層を通して大電力の高周波電力を結合することである。進行波アレイ（TWA）アンテナは、従来のICRFアンテナよりも高い結合効率を有し、これは鋭く最適化されたk//スペクトルとして現れる。トカマクにおけるTWA応用の予備研究として、実験先進超伝導トカマク（EAST）向けに、6つのストラップと二重コンデンサを備えたTWAアンテナが概念設計された。アンテナ形状は、EASTのICRF加熱シナリオにおいて低反射係数を追求するために最適化された。TWAアンテナの設計およびシミュレーション結果を簡潔に示す。真空中での周波数掃引の結果、S11 < −30 dBで約3 MHzの帯域幅が得られることが示された。k//パワースペクトルのピークは、34–36 MHzの周波数において約3–4 m−1に調整される。さらに、冷プラズマ媒質を用いてプラズマに対向するTWAアンテナをモデル化することにより、電力流の特性と波動場の特性についても議論する。本研究の結果は、EASTや中国核融合工学研究試験炉（CFETR）のような磁場閉じ込め核融合装置におけるTWAアンテナおよびその他のICRFアンテナの研究に対して、一定の参考と指針を提供する可能性がある。