离子回旋共振加热天线阻抗模拟计算.pdf

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1、第34卷第4期固体电子学研究与进展VoJ．34，No．42014年8月RESEARCH&PROGRESSOFSSEAug．，2014{=)器件物理一与～器件模《拟离子回旋共振加热天线阻抗模拟计算曹振平(江苏联合职业技术学院苏州分院，苏州高等职业技术学校，江苏，苏州，215011)2014-03—17收稿，2014—0513收改稿摘要：利用三维天线平板模型对托卡马克离子回旋共振加热天线阻抗进行模拟计算，并以托卡马克离子回旋共振加热简单环天线为例，计算得到不同条件下的天线阻抗。计算结果表明，天线结构尺寸、等离子体密度分布以及天线与等离子体间的距离参数对天线阻抗都有不同影响。结果有助

2、于离子回旋共振加热天线的设计和阻抗匹配。关键词：托卡马克；离子回旋共振加热；天线阻抗；三维平板模型；模拟计算中图分类号：TN827．9文献标识码：A文章编号：1000—3819(2014)04—0341—04ImpedanceSimulationofIonCyclotronResonantHeatingAntennaCAOZhenping(．，iangsuUnionTechnicalInstituteSuzhouBranch，SuzhouHigherVocationalSchoolofTechnology，Suzhou，Jiangsu，215011，CHN)Abstract：I

3、nthispaper，theimpedancepropertyofanioncyclotronresonantheating(ICRH)antennainTokamakissimulatedusingthree—dimensiona1slabmode1．AndtheICRH1oopanten—naisstudiedinvariousexperimentalconditions．Testresultsindicatethatthestructureofanten—na，spatialdistributionofplasmadensityanddistancebetweenante

4、nnaandplasmahavedifferentinfluencesontheantennaimpedance．TheresultsmayhelpthedesignandimpedancematchingoftheICRHantenna．Keywords：Tokamak；ioncyclotronresonantheating(ICRH)；antennaimpedance：three-di—mensionalslabmodel：simulationPACC：525OG；5270G纵场急离子密度只沿水平方向(方向)变化。对于士丘简单环天线，可以采用二维天线模型(即认为天线的激励电

5、流完全处于Y、z平面，无I，分量)，也可离子回旋共振加热是托卡马克中最有效的等离以采用三维天线模型幻(即考虑了天线馈线电流子体辅助加热方式之一，其所用天线(称为ICRH分量的影响)进行计算。文中采用三维天线平板天线)的阻抗特性是影响加热效果的重要因素。托模型对托卡马克ICRH天线阻抗进行数模拟计算，卡马克中离子回旋共振加热一般采用环天线，通常有简单环天线和洞穴环天线两种_】‘”]。环天线的耦得到不同条件下的天线阻抗，并对计算结果进行了合计算，一般采用平板模型『4]，即假定托克马克中分析和讨论。*联系作者：E—mail：czpz@sina．corn342固体电子学研究与进展垂直方

6、向(．y方向)无关，模型示意图如图2所1理论模型示¨。／托卡马克ICRH天线结构如图1(a，b)所示。，2)／PlasmaJ／／／／它被设计成环形结构，置于托卡马克真空室内，其主／要部分为中心导体(条带状)，中心导体的一端通过2w,Antenna／Plas“同轴线馈电，另一端与托卡马克装置器壁短路而构／一0成回路。中心导体外面为法拉第屏蔽层，由金属带J(x，0)Z／一状导体构成，各带状导体彼此沿托卡马克大环方向0一Ⅱ／(z方向)依次分开。法拉第屏蔽的作用是：避免等WallofFaraday离子体和天线直接接触，同时抑制不需要的极化波，tokamakshield使快波辐射不受影响

7、。图2ICRH天线三维平板模型图Fig．2Three—dimensionalmodeloftheICRHantennaandplasma图中z为托卡马克装置截面水平轴向，Y向为装置截面环向方向，向为装置大环方向。等离子体的密度和温度为梯度分布，托卡马克装置金属外壁、法拉第屏蔽、等离子体和的边界分别位于z—d，32一一S，z一一a，磁场强度均匀分布，大小为B===B。(1一r／R)。假设天线中心导体电流分布为(，(a】)，输入馈线(0