Антенное устройство для возбуждения медленных волн в плазме, находящейся в магнитной ловушке

 

Изобретение относится к антенным устройствам для возбуждения электромагнитных волн в плазме и может быть использовано для создания и нагрева плазмы. Цель изабретежя - повышение эффективности возбуждения медленных кинетических волн в плазме магнитных ловушек. Устройство состоит из электропроводяде го экрана 1 и замедляющей структуры типа гребенки, выполненной в виде системы взаимно параллельных проводников 3, расположенных в плоскости, параллельной границе плазмы , между электропроводящим экраном 1 и границей плазмы перпендикулярно магнитному полю. Проводники 3 соединены с электропроводящим экраном 1 перемычками 4, расстояние между которыми меньше половины длины волны. Перемычки 4 соседних проводников 3 смещены ,. одна относительно другой на расстояние , равное половине расстояния ду перемычками 4 одного проводника 3, В промежутке между проводниками 3 и границей плазмы с помощью возбудителя щелевого или петлевого типа возбуждаются поверхностные медленные электромагнитные волны, бегущие вдоль направления магнитного поля. За счет, связи на границе плазмы возбуждаются медленные кинетические волны, распространяющееся вглубь плазмы. 2 ил. Р Ъют

СОЮЗ СОНЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.и О@

И1И7К- r

g1„г.:,, -;

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 471 7053/25 (22) 1 1. 07. 89 (46) 15,01 ° 91. Бнл. Р 2 (72) А.В. Лонгинов и В.А. Лукинов (53) 533 ° 9(088.8) (5б) Голант В.Е. Высокочастотные методы нагрева плазмы в тороидальных .установках, И,: Энергоатомиздат, 1986, с. 141, Longinov А,V. in Contr. Fusion

and Р1азша Physics (Proc, 16 th Euroð, Ccnf Venice, 1989), v. 3, р. 1101. (54) АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ 11ЕДЛЕННЫХ ВОЛН В ПЛАЗМЕ, НАХОДЯ-

ЩЕЙСЯ В 11А1 НИТНОЙ ЛОВУШКЕ (57) Изобретение относится к антенным устройствам дпя возбуждения электромагHHT)lb»x:волн в плазме и может быть использовано дпя создания и нагрева плазмы. Цель изобретая — повышение эв@ективности возбуждения медленных кинетических волн в плазме магнитных ловушек. Устройство состоит из элект„„SU„„1621186 (SI) Н 05 Н 1/00, C 21 В 1/00

2 ропроводяг его экрана 1 и замедляющей структуры типа "гребенки", выполненной в ниде системы взаимно параллельных проводников 3, расположенных в плоскости, параллельной границе плазмы, между электропроводлщпм экраном и границей плазмы перпендикулярно магнитному полю, 11роводпики 3 соединены с электропроводяд»м экраном 1 перемычками 4, расстояние между которь»»п» меньше половины длины волны. 11еремычки 4 соседних проводников 3 смещены одна относительно другой на расстояние, равное половине расстояния г;с. ду перемычками 4 одного проводника 3, В промежутке между провод»н»каьп» 3 и границей плазмы с помощью возбудителя щелевого или петлевого типа возбуждаются поверхностные медленнь.е электромагнитные волны, бегуцие вдоль направления магнитного поля, За счет.. связи на граш»це плазмы возбуждаются медленные кинетические волны, распространяю»ш»еся вглубь .плазмы. 2 пл.

1621186 4

Изобретение относится к антенным устройствам для возбуждения электромагнитных волн в плазме и может быть использовано для получения и нагрева плазмы, поддержания стационарного тока в замкнутых магнитных ловушках, в том числе k3 термоядерном реакторе, а также дпя диагностических целей, например для приема излучения из плазмы. 10

Целью изобретения является повышение эффективности возбуждения медлен1

ых кинетических волн, в плазме.

На фиг, 1 изображено предлагаемое антенное устройство; на фиг, 2 — то же, вид со стороны плазмы (стрелками показаны токи в проводниках, которые могут привести к паразитному возбуждению быстрой волны) .

I) области между экраном 1, которым может быть стенка вакуумной камеры магнитной ловушки,и границей плазмы 2 расположена система плоских взаимно параллельных проводников 3, сориенти- 25 рованных перпендикулярно магнитному полю В . Проводники 3 соединены с экраном 1 перемычками 4, имеющими круглое поперечное сечение. Перемычки 4 соседних проводников сдвинуты одна относительно другой на расстояние, равное половине расстояния 1 между перемычками одного проводника (в шахматном порядке), Расстояние Й между проводниками 3 и границей плазмы 2 выбирается меньше высоты h перемычек 4.

Для антенного устройства (фиг. 1), предназначенного для возбуждения медленных кинетических волн МВ(К) в токамаке со спедуюш>ми параметрами периферийной плазмы: В> = 4Тл; n< = n, B — 4 ° 101 см; Т = Т, = 200 eV

Я/g« = 1;95; рабочий газ — дейтерий, где п,, и n — плотность ионов и элее ктронов; Т, и Т g - температУРа ионов и электронов; Π— круговая частота генератора;: 63С; - ионная циклотронная частота Б — величина постоянного .

О магнитного поля, оптимальные размеры следующие; h = 10 см и d = 1 см, а расстояние 1 = 1 м между соседними . перемычками 4 одного проводника 3 выбирается значительно больше ра змера поперечного сечения (диаметра) перемычек 4, но меньше половины длины вол55 ны Я . Для данных значений магнитного .ноля В = 2 с!Я = 5 м (с — скорость света в вакууме), Расстояние между. проводниками 3 S = 3 см, Антенное устройство работает следующим образом, 3а счет использования возбудителей (не показан) в замедляющей структуре, образованной системой проводников 3 и перемычек 4, и в вакуумном промежутке между проводниками 3 и плазмой возбуждается поверхностная медленная электромагнитная волна МВ(Э), Она распространяется вдоль замедляющей структуры по направлению магнитного поля

В и за счет связи на границе плаз-.

0 мы между МВ (Э) и MB (К) возбуждает

NB (I<) которая уносит энергию вглубь плазмы, Благодаря использованию системы проводников 3, соединенных с экраном 1 перемычкой 4 с h >) d, замедление поверхностной МВ(Э) значительно больше единицы, что приводит к усилению связи поверхности МВ(Э) с

МВ(К) и уменьшению длины затухания.

Необходимо чтобы расстояние между перемычками не превышало половины длины волны. В противном случае возможно возбуждение высших мод поверхностной МВ(Э), которые распространяются вдоль магнитного поля с фазовой скоростью, большей скорости света. Возбуждение таких мод недопустимо, так как их длина затухания, обусловленная излучением в плазму, становится черезвычайно большой.Из-за дискретности перемычек 4 в проводниках 3 возникают таки I, текущие перпендикулярно магнитному йолю Во (фиг. 2), Такие токи могут возбуждать паразитную быструю волну в плазме, которая может уносить значительную долю ВЧ-мощности, подводимой к антенне, Для того, чтобы подавить этот нежелательный эффект, перемычки 4 соседних проводников 3 сдвинуты одна относительно др.угой на расстояние, равное половине расстояния между перемычками 4 проводника 3 (фиг. 2). В этом случае токи в соседних проводниках 3 протекают в противоположных направлениях, Поэтому спектр по продльным волновым числам возбуждаемых в плазме быстрых волн лежит в области очень высоких зам< „цлений и распространение быстрой волны в плазме становится невозможным„

При использовании предлагаемого антенного устройства существенно снижается доля омических потерь ВЧ-энергии в элементах антенного устройства, а следовательно, повышается ИЩ ввода .

ВЧ-энергии в плазму. Это позволяет

Формула изо бр ет ения

Антенное устройство для возбуждения медленных волн в плазме, находящейся в магнитнОй ловушке, содержащее замедляющую структуру, подключенную к

ВЧ-генератору, и электропроводявдй экран, о т л и ч а ю щ е е с я тем, !

Составитель Г. Щергин

Техред И. Никеш

Корректор И. Пожо

Редактор А. Лежнина

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Заказ 4255

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1"1

162118 упростить систему охлаждения антенны, а также дает возможность использовать в качестве материалов антенны нержавеющую сталь или графит, которые наиболее приемлемы с точки зрения уменьше5 ния поступления в плазму тяжелых примесей, но обладают низкой электро проводностью. что, с целью повьш)ения эффективности возбуждения медленных кинетических волн в плазме, замедляющая структура выполнена в виде взаимно параллельных проводников, расположенных в плоскости, параллельной границе плазмы, в магнитной ловушке между границей плазмы и экраном так, что каждый провод,ник перпендикулярен направлению магнитного поля в ловушке и соединен с экраном электропроводящими перемычками> расстояние между которыми меньше половины длины электромагнитной волны, причем перемычки соседних проводников смещены один относительно другой на расстояние, равное половине расстояния между перемычками проводника,