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第卷第期电子科学学刊. .
年月
托卡马克中离子迥旋共振加热天线
‘的电动力问题
沈学民
中国科学院等离于体物理所,台肥
摘要本文讨论了在设计离子迥旋共振加热天线时,如何考虑由于等离子体破裂引趋的强

到的最困难的『题之一.
卡马克的天线参数,给出了计算结果.
关键调离子叵誓墨垫电动塑;霆垫等离子体
—一一一一‘
.
一
, 引言
在受控核聚变的研究中,为提高等离子体中的能量,普遍采用大功率微波和射频波加
热等离子体的方法,以此期望使等离子体达到聚变温度”.其中射频波段—
的离子迥旋共振加热方法是最有前途的加热手段之一. 为了有效地进行离子逼旋共振加
热,对于射频系统包括传输线,调配机构等,设计良好的天线有着重要的地位.
图是用的带状天线安装在托卡马克中的示意图;图为天线结构的示意
: 内导体: 它与馈线的内导体相联. 外导体: 它与馈线
的外导体联接. 屏蔽: 它是由多报金属条组成,金属条排列的方向与天线内
托卡马克真空宣

圈托卡马克中的天线天线结构示意圈
帅. .收到,..定稿
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期沈学民:托卡马克中离子迥旋共振加热天线的电动力问题,
导体方向垂直. 屏蔽的主要作用是使天线有效地激发所需的极化电磁渡和保护
内导体避免高能粒子的直接轰击. 有关天线的设计原理和方法,
仅讨论当等离子体破裂导致的强等离子体电流突变所引起的加在天线上的电动
力问题. 我们知道,在托卡马克中,高温等离子体是由强磁场约束在一个环形的金属容器
中见图,并彤成强大的等离子体电流,。. 对一般中型装置,如托卡马克
,, —. 而等离子体破裂时间约为. 很显然,天线上所受到的电动力正
比于,/.如考虑一个极端情况即/一/,计算由此产生的电动力并设
计台适的天线机构无疑是十分重要的. 事实上,已有一些天线受到电动力破坏的
例子.
二、等离子体逆磁通量消失后产生的电动力,,
在托卡马克的等离子体中,电子绕约束磁场作迥旋运动时产生了净电流,,如
图所示. 由于产生的磁场方向与相反,故称为“逆磁通量”.当等离子体破裂
时,, 在装置壁上感应一电流,. ,的方
向与』相同,其大小正比于,/. ,的建
,。来
抵消迥路内的磁通量的变化. ,。与相互作
用产生垂直于天线的力。直接作用在天线
的内导体和外导体上. 力的大小除与,/出有
关外,还与环路形状有关.
求解的关键是求出天线上的感应电梳
.. 根据感应电动势方程,有如下关系式:
舶。/ 。一西
其中一⋯。¨, .和⋯分别
为闭台迥路总电感、天线电感和馈线电感: 田等离子庳逆磁通量消失后,产生的电动力,.
川一../., ⋯一/】⋯
, ,.,长度和宽度. ,⋯是馈线长度. 对一的
天线, ≈.,.≈.,.一.,馈线长度,;。。≈,刚≈× ‘.
一是迥路电阻,定义为天线电阻与馈线电阻。。. 之和: 』一定...