In general, superconducting tokamaks require low loop voltage current start-up for the safety purpose of their poloidal field coils. The loop voltage inside the vacuum vessel of Steady State Superconducting Tokamak (SST-1) is low in nature since its central solenoid is located outside the cryostat. The low loop voltage current start-up of the SST-1 is routinely performed by using the electron cyclotron resonance (ECR) method at the toroidal magnetic field = 1.5 T (first harmonic) and 0.75 T (second harmonic). Recently, an alternative RF-based plasma current start-up system has been planned for operating the machine, especially for a higher toroidal magnetic field regime . The system was already developed based on an antenna system, made of a series of combinations of two flat spiral antennas, to assist plasma current start-up at a lower inductive electric field. It has already been tested and installed in the SST-1 chamber. The system testing was performed without a background magnetic field within the frequency regime of 35 MHz–60 MHz at present. The test results show that it can produce an electron density of measured by the Langmuir probe at the expense of 500 W RF power. The spectroscopy results indicate its capability of producing plasma density greater than and an electron temperature of –6 eV. In addition, the results also show the presence of a turbulent electric field of the order of 106 V m−1 at the antenna center and a finite anomalous temperature of neutral particles. Calculations show that the obtained density is sufficient for SST-1 low loop voltage plasma breakdown. The antenna system is also capable of producing plasma at higher frequencies. This article will discuss the development of the prototype and the installed antenna system along with their test results in detail.
一般に、超伝導トカマクは、そのポロイダル磁場コイルの安全性の観点から、低ループ電圧による電流立ち上げを必要とする。定常超伝導トカマク（SST-1）の真空容器内部のループ電圧は、その中心ソレノイドがクライオスタットの外部に位置しているため、本質的に低い。SST-1の低ループ電圧電流立ち上げは、トロイダル磁場=1.5T（第一高調波）および0.75T（第二高調波）において、電子サイクロトロン共鳴（ECR）法を用いて日常的に実施されている。近年、特に高トロイダル磁場領域での運転を目的として、代替となるRFベースのプラズマ電流立ち上げシステムが計画されている。このシステムは、より低い誘導電界でのプラズマ電流立ち上げを支援するために、2つの平面スパイラルアンテナの直列接続からなるアンテナシステムに基づいて開発された。これはすでにSST-1のチャンバー内に設置され、試験が実施されている。システム試験は、周波数領域35MHz〜60MHzにおいて、背景磁場なしで実施された。試験結果は、RF電力500Wの投入により、ラングミュアプローブで測定された電子密度が生成可能であることを示している。分光測定の結果は、プラズマ密度が生成され、電子温度が−6eV以上であることを示している。さらに、結果は、アンテナ中心において106V m−1のオーダーの乱流電界と、有限の異常中性粒子温度の存在も示している。計算により、得られた密度はSST-1の低ループ電圧プラズマ破壊に十分であることが示されている。このアンテナシステムは、より高い周波数でもプラズマを生成することが可能である。本論文では、プロトタイプと設置済みアンテナシステムの開発と、それらの試験結果について詳細に論じる。