SU1612967A1 - Antenna device for excitation of slow waves in plasma contained in magnetic trap - Google Patents
Antenna device for excitation of slow waves in plasma contained in magnetic trap Download PDFInfo
- Publication number
- SU1612967A1 SU1612967A1 SU894717054A SU4717054A SU1612967A1 SU 1612967 A1 SU1612967 A1 SU 1612967A1 SU 894717054 A SU894717054 A SU 894717054A SU 4717054 A SU4717054 A SU 4717054A SU 1612967 A1 SU1612967 A1 SU 1612967A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- waveguide
- powering
- plasma
- emitters
- trap
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к антенным устройствам дл возбуждени электром гнит- ных волн в плазме тороидальных ловушек типа токамак, стелларзтор. Цель изобретени - упрощение конструкции известных антенных устройств путем сокращени количестаа волноводных выводов из вакуумной камеры. Устройство состоит из высокб- частотного источника мощности 1, который через волноводный тракт 2 подключен к одному из концов запитывающего волновода 3, ось которого параллельна силовым лини м магнитного пол ловушки. Широка стен ка запитывающего волновода образована системой волноводных излучателей 4. открытые концы которых обращены к поверхности плазмы 5. Широкие стенки волноводных излучателей перпендикул рны направлению силовых линий магнитного пол . Электромагнитна волна в запитыва- ющем волноводе возбуждаетс в месте под- ключени волноводного тракта 2 и распростран етс к противоположному его концу. На широкой стенке запитывающего волновода образованной системой волно- водных излучателей возбуждаетс электромагнитное поле с электрической составл ющей параллельной магнитным силовым лини м. 1 ил. LOThe invention relates to antenna devices for driving electromotive waves in a plasma toroidal trap type tokamak, stellarizer. The purpose of the invention is to simplify the design of known antenna devices by reducing the number of waveguide leads from the vacuum chamber. The device consists of a high-frequency power source 1, which through waveguide path 2 is connected to one of the ends of the powering waveguide 3, whose axis is parallel to the trap magnetic field power line. The walls of the powering waveguide are wide, formed by a system of waveguide emitters 4. whose open ends are facing the plasma surface 5. The wide walls of the waveguide emitters are perpendicular to the direction of the magnetic field lines. The electromagnetic wave in the powering waveguide is excited at the connection point of waveguide path 2 and propagates to its opposite end. An electromagnetic field with an electric component parallel to the magnetic power line, m 1 silt, is excited on the wide wall of the powering waveguide by the formed waveguide emitter system. LO
Description
Изобретение относитс к антенным устройствам дл возбуждени злектромагнит- пых волн в плазме и может найти применение в зкспериментах по ВЧ нагреву плазмы и поддержанию стационарного тока в токамаках и стеллараторах. в том числе с параметрами термо дерного реактора.The invention relates to antenna devices for exciting electromagnetic waves in a plasma and can be used in experiments on plasma high-frequency heating and maintaining a steady-state current in tokamaks and stellarators. including thermo nuclear reactor parameters.
Целью изобретени вл етс упрощение конструкции антенного устройства дл возбуждени медленных волн в плазме магнитной ловушки.The aim of the invention is to simplify the design of the antenna device for exciting slow waves in the plasma of a magnetic trap.
На чертеже представлена схема антен- 7 ирго устройства.The drawing shows the scheme of the antenna of the orgo device.
Высокочастотный источник 1 через волноводный тракт 2 подключен к одному из концов запитывающего пр моугольного волновода 3.The high frequency source 1 is connected via waveguide path 2 to one of the ends of the feeding rectangular waveguide 3.
Ось запитызающего волновода 3 параллельна силовым лини м магнитного пол Н магнитной ловушки. Широка стенка запитывающего волновода 3 образована системой волноводных излучателей 4, открытые концы которых обращены к поверхности плазмы 5. причем широка стенка волноводных излучателей перпендикул рна направлению силовых линий магнитного пол .The axis of the impinging waveguide 3 is parallel to the magnetic field H magnetic field trap lines. The wall of the powering waveguide 3 is wide, formed by a system of waveguide emitters 4, the open ends of which face the plasma surface 5. The wall of the waveguide emitters is perpendicular to the direction of the magnetic field lines.
ОABOUT
ттлttl
юYu
оabout
0s0s
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Электромагнитна волна эапитываю- щем волноводе 3 возбуждаетс в мег.те под- КПЮЧ8НИЯ волноводного тракта 2 м р;зспростран етс s противоположному концу запитывающего волновода 3 с фазовой скоростьюAn electromagnetic wave from a waveguide 3 is excited in a megaparticle of 2 m p wavelength; it propagates to the opposite end of the feeding waveguide 3 with a phase velocity
w,где Nil - величина замедлени волны; С - скорость света в , Фазова скорость волны Vф должна быть меньше скорости света, т.е. NH 1. Это условие необходимо как дл того, чтобы су|Ществовала така распростран юща с вЬлна в эапитывающем волноводе (условно w, where Nil is the wave slowdown value; C is the speed of light in, Phase wave velocity Vф should be less than the speed of light, i.e. NH 1. This condition is necessary in order for one to | | | | | Sobliding such a propagating wave in a waveguide (conventionally
отсутствие излучени , когда отсутствует плазма), так и дл возможности возбуждени медленных волн в плазме, которые могут затем поглощатьс на электронахthe absence of radiation, when there is no plasma), and to be able to excite slow waves in the plasma, which can then be absorbed by the electrons
5 плазмы за счет черенковского эффекта. Так, например, дл целей поддержани стационарного тока в токамаке-реакторе с использованием поглощени медленных волн необходимо, чтобы V 0 3-0 75 plasma due to the Cherenkov effect. For example, for the purpose of maintaining a stationary current in a tokamak reactor using the absorption of slow waves, it is necessary that V 0 3-0 7
10 c(Nii 1,3+3).10 c (Nii 1,3 + 3).
Анализ электродинамических характеристик такой системы показывает, что при данных размерах запитывающего волново- 1Ь да d и b (см. черт.), частоте о), величине NH высота h системы волноводных излучателей должна быть равна:An analysis of the electrodynamic characteristics of such a system shows that for given dimensions of the feeding waveguide and d and b (see dash.), Frequency o), the value of NH should be equal to the height h of the system of waveguide emitters:
Например, при й -10 (f 5 ГГц), b 5 см, d 1 см, из формулы следует, что величина замедлени Nn 1,5 обеспечиваетс при h 2,5 см.For example, at d -10 (f 5 GHz), b 5 cm, d 1 cm, it follows from the formula that the deceleration value Nn 1.5 is provided at h 2.5 cm.
Приведенна формула справедлива, если рассто ние между сбседними волновода- ми , При увеличении размера волна в волноводе будет комплексной, что соответствует суперпозиции волн бегущих в различных направлени х вдоль оси основного волновода. Поэтому, дл| того, чтобы существовали только волны бегущие в одном направлении вдоль оси осйовного волновода, необходимо, по крайней мере, обеспечить условие д Д{|/2.The above formula is valid if the distance between the adjacent waveguides. As the size increases, the wave in the waveguide will be complex, which corresponds to the superposition of the waves traveling in different directions along the axis of the main waveguide. Therefore, for | In order that only waves running in one direction along the axis of an axial waveguide exist, it is necessary to at least ensure the condition Д Д {| / 2.
Таким образом, в отсутствии плазмы вдоль запитывающего волновода 3. будет распростран тьс бегуща электромагнитна волна с иф С, котора может поглощатьс только за счет омических потерь в станках волновода. При этом на Щ1 рокой стйн1 е запитываЛщего волновода 3. образованного системой волноводов, обращенной в сторону плазмы 5, будет возбуждатьс электромагнитное поле, имеющее требуемую дл возбуждени в плазме медленных вопи пол ризацию, а именно: электрическое поле параллельно магнитным силовым лини м ловушкм.Thus, in the absence of plasma, the traveling electromagnetic wave with C, which can be absorbed only due to ohmic losses in the waveguide machines, will propagate along the powering waveguide 3. In this case, an electric field 3. formed by a waveguide system facing the plasma 5, will be excited by an electromagnetic field having a waveguide 3. Having an polarization required for exciting a slow polarization in the plasma, namely: an electric field parallel to the magnetic power lines of the traps.
Поэтому при наличии плазмы, если ее концентраци не очень мала вблизи /Therefore, in the presence of plasma, if its concentration is not very small near /
волновода, в плазме будут возбуждатьс 20 электромагнитные (медленные) волны, унос щие энергию ВЧ пол е глубь плазмы. При этом волна, распростран юща с вдоль запитывающего волновода 3, становитс затухающей , т.е. ее интенсивность будет уменьшатьс по мере распространени в запитывающем волноводе 3 из-за излучени в плазму. Поэтому, если длина запитывающего волновода I выбрана больше, чемthe waveguide, 20 electromagnetic (slow) waves will be excited in the plasma, carrying away the high frequency energy of the plasma. In this case, the wave propagating along the feeding waveguide 3 becomes damped, i.e. its intensity will decrease as it propagates in the feeding waveguide 3 due to radiation into the plasma. Therefore, if the length of the powering waveguide I is chosen greater than
2525
30thirty
длина затухани волны из-за излучени в плазму t, к другому концу запитывающегоwavelength of attenuation due to radiation into the plasma t, to the other end of the energizing
волновода, противоположному месту подключени . В Ч источника, не будет доходить электромагнитна волна, а, следовательно, в системе будут отсутствовать отраженныеwaveguide, the opposite connection point. In the H source, the electromagnetic wave will not reach, and, therefore, there will be no reflected in the system
35 волны, бегущие к ВЧ источнику. Следствием этого будет также отсутствие медленных волн в плазме, распростран ющихс в различных направлени х вдоль силовых линий магнитного пол , что и обеспечивает гене40 рацию стационарного тока в плазме с максимальной эффективностью.35 waves running to the HF source. This will also result in the absence of slow waves in the plasma propagating in different directions along the magnetic field lines, which ensures the generation of a stationary current in the plasma with maximum efficiency.
Так как размер запитывающего волновода ограничен требованием, чтобы ширина Ь С/т ( в противном случае системаSince the size of the feeding waveguide is limited by the requirement that the width is L C / t (otherwise
45 становитс многомодовой), мощность, вводима через отдельный такой волновод, будет ограниченной по услови м обеспечени электрической прочности, например, при f ГГц и максимальной напр женности элек50 jpM4ecKoro пол в волноводе Е «10 кВ/см,45 becomes multimode), the power introduced through a separate such waveguide will be limited according to the conditions of providing electrical strength, for example, at f GHz and the maximum electric voltage jpM4ecKoro the field in the waveguide is E "10 kV / cm
длина затухани волны из-за излучени в плазму t, к другому концу запитывающегоwavelength of attenuation due to radiation into the plasma t, to the other end of the energizing
мэксимальнал мощность, вводима в плазму , будет составл тьл МВт. Поэтому дл ввода в плазму более высоких уровней ВЧ мощности (20-80 МВт в токамаке-реакторе) возможно применение системы таких уст- роиста, расположенных вблизи друг к другу. Преимущества изобретени заключаетс в значительном упрощении системы благодар сокращению количества волноводов, которые необходимо выводить из вакуумной камеры с вакуумной электрической разв зкой . Кроме того, в предложенной системе отсутствуют такие дополнительные элементы как фазовращатели, с помощью которых обеспечиваетс бегущее поле на раскрыве антенны.The maximum power introduced into the plasma will be MW. Therefore, to introduce higher levels of RF power into the plasma (20–80 MW in the tokamak reactor), it is possible to use a system of such devices located close to each other. The advantages of the invention consist in a significant simplification of the system due to the reduction in the number of waveguides that need to be removed from the vacuum chamber with vacuum electrical isolation. In addition, in the proposed system there are no such additional elements as phase shifters, with the help of which a traveling field is provided on the aperture of the antenna.
Преимуществом вл етс также ослабление вли ни изменени параметров плаз- мы вблизи антенны на ее работу. Изменение параметров плазмы, например ее плотности, в предлагаемом устройстве приведет только к изменению длины затухани волны в запитывающем волноводе. Поэтому , если длина запитывающего волновода больше максимально возможной длины затухани , то всегда будут отсутствовать отраженные волны от конца запитывающего волновода , что и обеспечиваетThe advantage is also the weakening of the effect of changes in plasma parameters near the antenna on its operation. Changing the parameters of the plasma, for example its density, in the proposed device will only lead to a change in the attenuation length of the wave in the powering waveguide. Therefore, if the length of the powering waveguide is longer than the maximum possible attenuation length, then there will always be no reflected waves from the end of the powering waveguide, which ensures
работоспособность системы даже при изменении параметров плазмы.system performance even when plasma parameters change.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894717054A SU1612967A1 (en) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | Antenna device for excitation of slow waves in plasma contained in magnetic trap |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU894717054A SU1612967A1 (en) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | Antenna device for excitation of slow waves in plasma contained in magnetic trap |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1612967A1 true SU1612967A1 (en) | 1992-04-07 |
Family
ID=21459944
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU894717054A SU1612967A1 (en) | 1989-07-11 | 1989-07-11 | Antenna device for excitation of slow waves in plasma contained in magnetic trap |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1612967A1 (en) |
-
1989
- 1989-07-11 SU SU894717054A patent/SU1612967A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Голант В.Е. Высокочастотные методы нагрева плазмы в тороидальных термо дерных установках. - М.. Энергоиздат, 1986, с. 301. РгатЫИа М. Slow-wave launchlngat the lawer hybrid frequency using phased waveguide array. - Nuclear fusion, v. 16, N: 1. 1976, p. 47. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yoshii et al. | Radiation from Cerenkov wakes in a magnetized plasma | |
Flyagin et al. | The gyrotron | |
EP0939977B1 (en) | Grating coupling free electron laser apparatus and method | |
KR960012182A (en) | Microwave Plasma Generator | |
SU1612967A1 (en) | Antenna device for excitation of slow waves in plasma contained in magnetic trap | |
US5525864A (en) | RF source including slow wave tube with lateral outlet ports | |
RU2120681C1 (en) | Electron-cyclone resonance tuned device for microwave vacuum-plasma treatment of condensed media | |
Malik | Energy gain by an electron in the fundamental mode of a rectangular waveguide by microwave radiation | |
RU96108018A (en) | DEVICE FOR MICROWAVE VACUUM-PLASMA WITH ECR PROCESSING CONDENSED MEDIA | |
SU841567A1 (en) | Apparatus for exciting "slow" waves in plasma | |
SU1618265A1 (en) | Antenna device for exciting slow waves in plasma with magnetic trap | |
Abubakirov et al. | Relativistic backward wave oscillator using a selective mode converter | |
Malik | Energy gain by an electron in the fundamental mode of a rectangular waveguide by microwave radiation | |
US3375396A (en) | Acceleration method and apparatus | |
Bakunov et al. | Interaction of an electromagnetic wave with a suddenly stopped ionization front | |
JP2004200200A (en) | Electromagnetic wave amplifier and electromagnetic wave oscillator | |
WO2004107382A1 (en) | Millimeter-wave backward wave oscillator | |
RU2075131C1 (en) | Reflection oscillator | |
SU782721A1 (en) | Method of accelerating charged particles | |
SU1621186A1 (en) | Aerial device for exciting slow waves in plasma in magnetic trap | |
JP2639292B2 (en) | ECR plasma processing equipment | |
SU1422943A1 (en) | Method of transmitting microwave energy via waveguide to load | |
KR100197113B1 (en) | Plasma processing device | |
RU2414025C1 (en) | Waveguide | |
Lu et al. | High power microwave generation by Cherenkov-cyclotron instability in a metamaterial structure with negative group velocity |