Антенное устройство для возбуждения медленных волн в плазме, находящейся в магнитной ловушке — SU 1621186 (original) (raw)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК йй"ОЮ1 ИИ 3-7 сБ 1,гг .,0 Лукинов астотцые меьных 1 зда 11 Ептор, 1101. 3,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(5 б) Голант В.Е. Высокочтоды нагрева плазмы в то.установках, И,; Энергоат1986, с. 141,1.опрхпоч А,Ч. п Сопапс 1 Р 1 азша РЬузхсз (РгосСопй. Чепэ.се, 1989), ч,.(54) АНТЕННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ МЕДЛЕННЫХ ВОЛН В ПЛАЗЮ, НАХОДЯ-ЩЕЙСЯ В МА 1 НИТНОЙ ЛОВУШКЕ(57) Изобретение относится к антеннымустройствам дпя возбуждения электромагнитных волн в плазме и может бытьиспользовано для создания и нагреваплазмы. Цель изобретая - повышениеэвФективности возбуждения медленныхкинетических волн в плазме магнитныхловушек. Устройство состоит из злектд)5 Н 05 Н 1/00, С 2ропроводящего экрана 1 и замедляющей структуры типа "гребенки", выполненной в ниде системы взаимно параллельных проводников 3, расположенных в плоскости, параллельной границе плазмы, между электропроводящцм экраном и границей плазмы перпендикулярно маг нитному полю, 11 роводццки 3 соединены с электропроводящим экрацом 1 перемыч ками 4, расстояние между которып меньше половины длины волны. 11 еремычки 4 соседних проводников 3 смещены одна относительно другой ца расстояние, равное половине расстояния мсж - 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 ца грацще плазмы возбуждаются медленные кинетические волны, распространяющиеся вглубь плазмы. 2 цл,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 в термоядерном реакторе, а также дпя диагностических целей, нап" ример для приема излучения из плазмы,Целью изобретения является повышение эффективности возбуждения медленых кинетических волн, в плазме. На Аиг, 1 изображено предлагаемоеантенное устройство; на фиг, 2 - тоже, вид со стороны плазмы (стрелкамипоказаны токи в проводниках, которыемогут привести к паразитному воз буждению быстрой волны).20Я области между экраном 1, которымможет быть стенка вакуумной камерымагнитной ловушки,и границей плазмы 2расположена система плоских взаимнопараллельных проводников 3, сориентированных перпендикулярно магнитномуполю Б . Проводники 3 соединены с экраном 1 перемычками 4, имеющими круглое поперечное сечение. Перемычки 4соседних проводников сдвинуты однаотносительно другой на расстояние,равное половине расстояния 1 междуперемычками одного проводника (в шахматном порядке), Расстояние с 1 междупроводниками 3 и границей плазмы 2 выбирается меньше высоты Ь перемычек 4,35Для антенного устройства (фиг. 1),предназначенного для возбуждения медленных кинетических волн МБ(К) в токамаке со спедуюшми параметрами периФерийной плазмы: Во = 4 Тл; п = п,Р- 4 10 "1 см; Т = Т, = 200 еЧ,Я/Я = 1;95, рабочий газ - дейтерий,где п и и - плотность ионов и элеектронов; Т, и Т- температура ионови электронов; О - круговая частотагенератора;: Я , - ионная циклотроннаячастота В - величина постоянного .Омагнитного поля, оптимальные размерыследующие; Ь = 10 см и й = 1 см,а расстояние 1 = 1 м между соседними. перемычками 4 одного проводника 3 выбирается значительно больше размерапоперечного сечения (диаметра) перемычек 4, но меньше половины длины вол 55ны Я . Для данных значений магнитногоноля Б= 2 сЯ = 5 м (с - скоростьсвета в вакууме), Расстояние между.проводниками 3 8 = 3 см,Антенное устройство работает следующим образом,За счет использования возбудителей(не показан) в замедляющей структуре,образованной системой проводников 3и перемычек 4, и в вакуумном промежутке между проводниками 3 и плазмой возбуждается поверхностная медленнаяэлектромагнитная волна МВ(Э), Она распространяется вдоль замедляющей структуры по направлению магнитного поляВ и за счет связи на границе плазмы между МВ (Э) и МВ (К) возбуждаетМВ(К), которая уносит энергию вглубьплазмы, Благодаря использованию системы проводников 3, соединенных с экраном 1 перемычкой 4 с Ь ) й, 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 чрезвычайно большой.Из-за дискретности перемычек 4 в проводниках 3 возникают таки 1, текущие перпендикулярно магнитному йолю Бо (йиг, 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 расстояниямежду 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 замцлений 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 позволяет1 В 2118 упростить систему охлаждения антенны, а также дает возможность использовать в качестве материалов антенны нержавеющую сталь или графит, которые наиболее приемлемы с точки зрения уменьше 5 ния поступления в плазму тяжелых примесей, но обладают низкой электропроводностью. 10 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 Пож Коррек Леж едак Тира писное 255 изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Раушская наб., д. 4/5 осударственного 113035, омитетаосква, Ж нно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,1 оизв Формула изо бр ет ения что, с целью повьшения эффективностивозбуждения медленных кинетическихволн в плазме, замедляющая структуравыполнена в виде взаимно параллельныхпроводников расположенных в плоскости, параллельной границе плазмы, вмагнитной ловушке между границей плазмы и экраном так, что каждый провод,ник перпендикулярен направлению магнитного поля в ловушке и соединен сэкраном электропроводящими перемычками расстояние между которыми меньшеполовины длины электромагнитной волны, причем перемычки соседних проводников смещены один относительно другой на расстояние, равное половинерасстояния между перемычками проводника,

Смотреть

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