Антенное устройство для возбуждения медленных волн в плазме, находящейся в магнитной ловушке
Изобретение предназначенное для возбуждения медленных кинетических волн в плазме, создаваемой в магнитных ловушках, бегущих, преимущественно , в одном направлении вдоль магнитного поляо Цель изобретения - упрощение устройства при его использовании для возбуждения медленных кинетических волн, бегущих преимущественно в одном направлении магнитного поля. Устройство состоит из двух электропроводящих экранов 1 и 2, расположенных параллельно границе плазмы и магнитному полю и подключенных к генератору 3 ВЧ-энергии Длина экрана 1 не меньше длины затухания поверхностной медленной электромагнитной волны0 Во втором экране выполнена щель, к которой подключен пассивный резонансный элемент 4, собственная частота которого близка к частоте возбуждаемых медленных волн Расстояние между пассивной щелью и щелью, к которой подключен ВЧ-генератор,близко к четверти длины поверхностной медленной электромагнитной волны, В промежутке между экранами и границей плазмы с помощью ВЧ-генератора 3 возбуждаются поверхностные медленные электромагнитные волны, бегущие вдоль магнитного поля в обе стороны от щелис Волна, бегущая в сторону пассивной щели, переносит меньший поток ВЧ-энергии, чем полна бегущая в противоположную сторону. Вследствие этого, в плазме возбуждаются медленные кинетические волны, бегущие, преимущественно, в одном направлении вдоль магнитного поля. 1 ил. . (Л с о So ьэ о СП
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (19) (11>
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ
flPM ГННТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 .I Ц
Ф
: «мв (4б) 30.09.91. Бнп. Р Зб (21) 4716112/25
- (22) 11 07. 89 (72) А.В.ЛОнгинов и В.А.Лукинов (53) 533.9(088.8) (56) Голаит В.Е Высокочастотные методы нагрева плазмы s тороидальных термоядерных установках. — М. Энергоатомиздат, 1986.
Longinov А.V. in Contr. Fusion ,епй Р1азша Heating (Proc. 15 — Kurop.
Conf 9ubrovnik, 1988), vol.2, Europ. Phys. Society (1988), 742. (54) АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ МЕДЛЕННЫХ ВОЛН В.Ш1АЗМЕ НАХО-. ДЯЩЕЙСЯ В МАГНИТНОЙ .ЛОВУШКЕ (57) Изобретение предназначенное для возбуждения медленных кинетических волн в плазме создаваемой в магнитных ловушках, бегущих, преимущественно, s одном направлении вдоль магнитного поля, Цепь изобретения - упрощение устройства при его использовании для возбуждения медленных кинетических волн, бегущих преимуще- ственно в одном направлении магнит.НОГО ПОляа УстрОйствО сОстОит из двух злектропроводящих экранов I и 2, расИзобретение относится к антенным . устройствам для возбуждения электромагнитных волн в плазме и может быть использовано для СВЧ нагрева плазмы, поддержания стационарного тока в . замкнутых магнитных ловушках в том (51) 5 Н 05 Н 1/00, G 21 В 1/ОО 1 положенных параллельно границе плазмы и магнитному полю и подключенных к генератору 3 ВЧ-энергии, Длина экрана 1 не меньше длины затухания поверхностной медленной электромагнитной волны Во втором экране выполнена щель, к которой подключен пассивнь 1 резонансный элемент 4, co6- ственная частота которого близка к частоте возбуждаемых медленных воля, Расстояние между пассивной щелью и щелью, к которой подключен ВЧ-генератор, близко к четверти длины поверхкостной медленной электромагнитной волны, В промежутке между экранамн и границей плазмы с помощью ВЧ"генератора 3 возбуждаются поверхностные медленные электромагнитные волны . бегущие вдоль магнитного поля в обе стороны от щели. Волна, бегущая в сторону пассивной щели, переносит меньший поток ВЧ-энергии, чем голнар бегущая в противоположную сторону, Вследствие этого,. в плазме возбуждаются медленные кинетические волны бегущие, преимущественно, в одном направлении вдоль магнитного поля, 1 HJlo. числе в термоядерном реакторе, а также для диагностических цепей, например, дпя приема излучения из плазмы. Целью изобретения является упрощение конструкции антенного устройства при использовании его для возбужде1618265 ння мсдленных кинетических волн, бегущих„ преимущественно, в одном направлении вдоль магнитного поля В антенном устройстве, содержащем два . расположенных параллельно границе плазмы и разделенных поперечной по отношению к направлению магнитно-го поля щелью электропроводящих экрана, к кромкам которых подключен ВЧ- 10 генератор, цель достигается тем, что один из экранов имеет длину 1, удов1 летворяющую условию 1 1, где 1 длина затухания поверхностной медленной электромагнитной волны (ИВ(Э)) ° а в другом экране выполнена вторая щель, к которой подключен пассивный резонансный элемент, собственная частота которого близка к частоте воз" буждаемых медленных волн, причем 20 расстояние между целями близко к четверти длины поверхностной медленной электромагнитной волны, На чертеже представлена схема предлагаемого антенного устройства. 25 Антенное устройство состоит из двух электропроводящих экрайов 1 и 2,. расположенных параллельно границе плазмы и магнитному полю В и разделенных узкой целью. К кромкам эк- 30 ранов у щели подключен ВЧ-генератор 3. Экраны расположены на расстоянии Й от границы плазмы. В экране 2 иа расстоянии Я от возбуждающей щели, рав" ном четверти длины поверхностной ИВ(Э) 35 ! выполнена вторая щель, к которой подключен пассивный резонансный элемент, 4„ собственная частота которого совпадает с частотой возбуждаемых медленных волн 40 Длину экрана 1 1 и величину расстояния между щелями S определяют, рассчитывая длину затухания 1 и длину волны поверхностной ИВ(Э), исходя из величины вакуумного промежутка Й 45 и параметров приграничной плазмы 5. Для этого необходимо решить известное -дисперсионное уравнение для поверхностной МВ(Э): 2 а, 3 3 И )Я (д -11, )+j Я (g -Д + = (11 — 50 -я, ) gx -I th (x - Г - d)= 0, М Я, p g Ь где И = -„(С,-х )> N>< . у: а ! 55 Эдесь Я,, Я вЂ” компоненты диэлектрического тензора плазмы, à 9f тепловая добавка к диэлектрическому тепзору плазмы. Это уравнение имеет комплексное решение х, причем длина волны поверхностной МВ(Э) определяется че-. рез .г- с К хек qi-2и — — - 1 Е = ц Ыя< где с - скорость. света в вакууме а г l длина затухания 1 через с Х х-1 =-- — — ) Я1 х где Я вЂ” частота МИ(Э) ° Антенное устройство иа примере возбуждения медленных кинетических волн (МВ(К)) работает следующим образом. С помощью ВЧ-генератора 3, подключенного к кромкам электропроводящнх экранов 1 н 2, в промежутке между границей плазмы и экранами возбуждаются поверхностные МВ(Э)> бегущие вдоль магнитного поля в обе стороны от щели. По иере распространения, поверхностные ИВ(Э) затухают за счет излучения медленной кинетической волны ИВ(К), распространяющейся вглубь плазмы. Поскольку длина экрана 1 1 ) 1 I где 1 - длина затухания поверхност1 иой МВ(Э), то поверхностная волна практически полностью затухнет по мере распространения вдоль магнитного поля к концу экрана за счет передачи энергии NH(K), возбуждающейся в плазме Поэтому амплитуда отраженной от конца экрана волны будет незначительной; Таким образом, влево от возбуждающей щели вдоль магнитного поля будет распространяться бегущая ИВ(Э)„ возбуждающая в плазме ИВ(К), Поверхностная МВ(Э), распростра" няющаяся вдоль экрана 2, будет практически, полностью отражаться от пассивной щели и в области между щелями будет существовать стоячая ИВ(Э), Амплитуда прошедшей волны, распростраияющейся вправо от пассивной щели, будет незначительной. В качестве конкретного примера выполнения устройства была рассмотрена антенна для возбуждения ИВ(К), бегущих преимущественно в одном направленни вдоль магнитного поля в установке типа токамак со следующими параметрами, приграничной плазмы: H 4 10 0см, T „206 Й, MM Я 4)е, 1,95, В * 4Т, Ко 5 и, рабо" 1618265 поддержания стационарного- тока в токамаках и стеллараторах. Формула изобретения чий газ — дейтерий, где 11 — плотность плазмы, Т; и Т вЂ” температуры ионов и электронов, Я - круговая частота ro.íåðéòîðà Я вЂ” ионно-циклотронь 5 кая частота, В и — величина постоянного магнитного поля R — большой Э д радиус токамака. В этом случае для а 0,5 см длина затухания 1 = 0,73 м, gl, = 1,72 м и / таким образом длина экрана 1 1 =3 1 =. 2,2 и, а расстояние между щелями Б = ф/4 0,43 и. Расчеты показали, что s этих условиях амплитуда бегущих ИВ(К) вдоль экрана, в котором выполнена пассивная щель, примерно в 2 4 раза меньше, чем амплитуда пакета ИВ(К), бегущих B противоположном направлении. Преимущества антенного устройства 20 заключаются в том, что при возбуждении в плазме ИВ(К) отпадает необходи. мость использования большого количества фидерных вводов в вакуумную камеру магнитной ловушки, а также допол- 25 иительных устройств для их газировки. Антенное устройство позволяет осущес;— вить возбуждение в плазме медленных кинетических волн (ионных вели Берн.штейна), бегущих в одном направлении 30 вдоль магниткого поля, что позволяет использовать такие устройства для Антенное устройство для возбужде ния медленных волн в плазме, находящейся в магнитной ловушке, содержащее ,два расположенных параллельно границе ,плазмы магнитной ловушки н разделенных поперечной по отнош..нию к направлению магнитного поля щелью эчектропроводящих экрана, к кромкам которых подключен высокочастотный генератор мощности, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что ° с целью . упрощения устройства при его использовании для возбуждения медленных кинетических волн, бегущих преииущественно в одном направлении вдоль магнитного поля, один нз экранов имеет длину 1, удовлетворяющую условию 1 1 где 1 — длина затухания ковер хностной медленной электромагнитной волны, а в другом экране выполнена вторая щель, к которой подключен пассивный резонансный элемент, собственная частота которого равна частоте возбуждаемых медленных волн, причем расстояние между щелями равно четверти длины поверхностной иедлекной электромагнитной волны, 
