JPS6212099A - 高周波加熱装置 - Google Patents
高周波加熱装置Info
- Publication number
- JPS6212099A JPS6212099A JP60151016A JP15101685A JPS6212099A JP S6212099 A JPS6212099 A JP S6212099A JP 60151016 A JP60151016 A JP 60151016A JP 15101685 A JP15101685 A JP 15101685A JP S6212099 A JPS6212099 A JP S6212099A
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- Japan
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- plasma
- antenna
- magnetic field
- frequency
- coupling system
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- 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
- Control Of High-Frequency Heating Circuits (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は核融合（実験）装置等におけるプラズマを高周
波電磁波により加熱する高周波加熱装置にかかり、特に
、結合系の構成を改良してプラズマ加熱の高効率化を図
゛った高周波加熱装置に関する。
波電磁波により加熱する高周波加熱装置にかかり、特に
、結合系の構成を改良してプラズマ加熱の高効率化を図
゛った高周波加熱装置に関する。
核融合（実験）装置−では、プラズマの高温化を実現す
る手段の一つとして高周波加熱装置が用いられている。
る手段の一つとして高周波加熱装置が用いられている。
この高周波加熱装置には、使用する周波数帯によりいく
つかのものがあるが、その一つに、数十〜百数十Ｍ Ｈ
Ｉの高周波電磁波をアンテナからプラズマに放射し、主
にプラズマ中のイオンをイオンサイクロトロン共振によ
り選択的に加熱する電子サイクロトロン周波数（高周波
）加熱装置（ＩＣＲＦ加熱装置）がある。
つかのものがあるが、その一つに、数十〜百数十Ｍ Ｈ
Ｉの高周波電磁波をアンテナからプラズマに放射し、主
にプラズマ中のイオンをイオンサイクロトロン共振によ
り選択的に加熱する電子サイクロトロン周波数（高周波
）加熱装置（ＩＣＲＦ加熱装置）がある。
第２図は従来のＩＣＲＦ加熱装置における結合系を示す
図である。第３図は第２図におけるＡ−六方向に見た図
であり、第３図（ａ）はファラデーシールドを含めて示
した図、第３図（ｂ）は結合系先端部での主閉込め磁場
の強さ及びその方向Ｂｔとプラズマ電流又は外部磁場コ
イルによる磁場の強さ及びその方向Ｂｐとの関係を示す
特性図、第３図（Ｃ）は第３図（ａ）に対応するファラ
デーシールドを含めないで示した図である。
図である。第３図は第２図におけるＡ−六方向に見た図
であり、第３図（ａ）はファラデーシールドを含めて示
した図、第３図（ｂ）は結合系先端部での主閉込め磁場
の強さ及びその方向Ｂｔとプラズマ電流又は外部磁場コ
イルによる磁場の強さ及びその方向Ｂｐとの関係を示す
特性図、第３図（Ｃ）は第３図（ａ）に対応するファラ
デーシールドを含めないで示した図である。
第２図及び第３図において、１は核融合（実験）装置の
真空容器、２は高周波加熱装置の結合系を導入するボー
ト、３は真空容器１の内部に収容されたプラズマ、４及
び５は伝送系をなす同軸管の内部導体及び外部導体、６
はこの伝送系の内部導体の先端部に設けられたアンテナ
、７はこのアンテナ６を包むアンテナケーシング、８は
アンテナ６の外方（プラズマ３側）のアンテナケーシン
グ７に平行に設けられたファラデーシールドである。
真空容器、２は高周波加熱装置の結合系を導入するボー
ト、３は真空容器１の内部に収容されたプラズマ、４及
び５は伝送系をなす同軸管の内部導体及び外部導体、６
はこの伝送系の内部導体の先端部に設けられたアンテナ
、７はこのアンテナ６を包むアンテナケーシング、８は
アンテナ６の外方（プラズマ３側）のアンテナケーシン
グ７に平行に設けられたファラデーシールドである。
また、伝送系の反プラズマ側には図示しない真空封止高
周波電流導入端子等を介して図示しない高周波発振源が
接続されている。
周波電流導入端子等を介して図示しない高周波発振源が
接続されている。
上記構成の従来の高周波加熱装置によれば、図示しない
高周波発振源からの高周波電磁波が伝送系を介してアン
テナ６からプラズマ３に放射され、プラズマ３を主にイ
オンサイクロトロン共振により加熱するようにしている
。
高周波発振源からの高周波電磁波が伝送系を介してアン
テナ６からプラズマ３に放射され、プラズマ３を主にイ
オンサイクロトロン共振により加熱するようにしている
。
ここで、イオンサイクロトロン周波数帯の加熱は、以下
のようなものである。即ち、強さがＢ７の磁場中のイオ
ン（ここでは、水素プラズマとじて質量Ｍ、重電荷とす
る）に、サイクロトロン運動を行う周波数ｆ−ｅＢ／２
πＭと等しい周波数の高周波電場を、磁場Ｂと垂直な方
向に加えることにより、そのイオンが共撮し、電場のエ
ネルギーがそのイオンの運動エネルギーに変換されるこ
とにより、加熱が行なわれるようにしたものである。
のようなものである。即ち、強さがＢ７の磁場中のイオ
ン（ここでは、水素プラズマとじて質量Ｍ、重電荷とす
る）に、サイクロトロン運動を行う周波数ｆ−ｅＢ／２
πＭと等しい周波数の高周波電場を、磁場Ｂと垂直な方
向に加えることにより、そのイオンが共撮し、電場のエ
ネルギーがそのイオンの運動エネルギーに変換されるこ
とにより、加熱が行なわれるようにしたものである。
上記においてファラデーシールド８は、アンテナ６の外
方に設けられていることから、プラズマ３から飛来する
高速の荷電粒子を受止めて、粒子衝突に伴うアンテナの
損傷を防止するようにしている。
方に設けられていることから、プラズマ３から飛来する
高速の荷電粒子を受止めて、粒子衝突に伴うアンテナの
損傷を防止するようにしている。
しかるに、トーラス形核融合（実験）装置では、トカマ
ク形、非トカマク形を問わずにプラズマ表面で磁場の方
向は、プラズマ中を流れる電流や外部磁場コイルの作用
によりトーラス軸に対し傾いている。即ち、第３図（ｂ
）に示すように、結合系先端部での主閉込め磁場の強さ
及びその方向Ｂｔとプラズマ電流又は外部磁場コイルに
よる磁場の強さ及びその方向Ｂｌ）との合成磁場Ｂは、
角度θなる傾きを持っている。
ク形、非トカマク形を問わずにプラズマ表面で磁場の方
向は、プラズマ中を流れる電流や外部磁場コイルの作用
によりトーラス軸に対し傾いている。即ち、第３図（ｂ
）に示すように、結合系先端部での主閉込め磁場の強さ
及びその方向Ｂｔとプラズマ電流又は外部磁場コイルに
よる磁場の強さ及びその方向Ｂｌ）との合成磁場Ｂは、
角度θなる傾きを持っている。
一方、ファラデーシールド８は磁場Ｂと平行関係にある
ので、プラズマ３中では、磁場Ｂと平行方向の高周波電
場が存在し、このためプラズマ３中の荷電粒子（イオン
及び電子）は、磁場Ｂと平行には自由に運動できるため
、アンテナケーシング７の周辺やアンテナケーシング７
内に残存する荷電粒子はこの磁ＩＢと平行方向の高周波
電場により加速され、アンテナケーシング７、アンテナ
６及びファラデーシルト８に衝突し、これらを損傷させ
たり又はスパッタリング等により不純物を発生させ、制
動放射損失を増大せしめ、プラズマ３の温度を下げる要
因となっていた。
ので、プラズマ３中では、磁場Ｂと平行方向の高周波電
場が存在し、このためプラズマ３中の荷電粒子（イオン
及び電子）は、磁場Ｂと平行には自由に運動できるため
、アンテナケーシング７の周辺やアンテナケーシング７
内に残存する荷電粒子はこの磁ＩＢと平行方向の高周波
電場により加速され、アンテナケーシング７、アンテナ
６及びファラデーシルト８に衝突し、これらを損傷させ
たり又はスパッタリング等により不純物を発生させ、制
動放射損失を増大せしめ、プラズマ３の温度を下げる要
因となっていた。
、本発明は上記事情に基づいてなされたもので、その目
的は、効率良くプラズマ加熱が実現できる高周波加熱装
置を提供することにある。
的は、効率良くプラズマ加熱が実現できる高周波加熱装
置を提供することにある。
かかる目的を達成するために、本発明では、プラズマ収
容用真空容器に導入される結合系が、アンテナの設けら
れた伝送路先端部の外方にファラデーシールドが配置さ
れて構成されてなり、上記伝送路及び結合系を介して伝
送される高周波電磁波を、上記アンテナにより上記真空
容器内のプラズマに放射することによりプラズマ加熱を
行う高周波加熱装置において、上記ファラデーシールド
を、上記結合系先端部における磁場の方向と一致させて
配置したことを特徴とする。
容用真空容器に導入される結合系が、アンテナの設けら
れた伝送路先端部の外方にファラデーシールドが配置さ
れて構成されてなり、上記伝送路及び結合系を介して伝
送される高周波電磁波を、上記アンテナにより上記真空
容器内のプラズマに放射することによりプラズマ加熱を
行う高周波加熱装置において、上記ファラデーシールド
を、上記結合系先端部における磁場の方向と一致させて
配置したことを特徴とする。
以下本発明にかかる高周波加熱装置の一実施例を、第２
図及び第３図と同一部分には同一符号を付した第１図を
参照して説明する。
図及び第３図と同一部分には同一符号を付した第１図を
参照して説明する。
即ち、本実施例では第１図（ａ）に示すようにファラデ
ーシールド９を、結合系先端部におけるｌｉ場Ｂの方向
と一致させて配置したちである。
ーシールド９を、結合系先端部におけるｌｉ場Ｂの方向
と一致させて配置したちである。
上記構成の本実施例によれば、ファラデーシールド９を
、結合系先端部における磁場Ｂの方向と一致させて配置
したので、第１図（ａ）にしめずアンテナ６から放射さ
れた高周波電場の内で磁場Ｂと平行の成分をほぼ完全に
打消すことが可能となる。
、結合系先端部における磁場Ｂの方向と一致させて配置
したので、第１図（ａ）にしめずアンテナ６から放射さ
れた高周波電場の内で磁場Ｂと平行の成分をほぼ完全に
打消すことが可能となる。
従って、本実施例では、アンテナ６から放射された高周
波電場の内で磁場Ｂと平行の成分をほぼ完全に打消すこ
とが可能となることから、アンテナケーシング７の周辺
やアンテナケーシング７内に残存する荷電粒子は、この
磁場Ｂと平行方向の高周波電場により加速されることが
なく、アンテナケーシング７、アンテナ６及びファラデ
ーシルト８に衝突することがなく、これらを損傷させた
り又はスパッタリング等により不純物を発生させたり、
制動放射損失を増大させたりすることがない。従って、
プラズマ３の温度を下げることがなく効率良くプラズマ
加熱が行なわれる。
波電場の内で磁場Ｂと平行の成分をほぼ完全に打消すこ
とが可能となることから、アンテナケーシング７の周辺
やアンテナケーシング７内に残存する荷電粒子は、この
磁場Ｂと平行方向の高周波電場により加速されることが
なく、アンテナケーシング７、アンテナ６及びファラデ
ーシルト８に衝突することがなく、これらを損傷させた
り又はスパッタリング等により不純物を発生させたり、
制動放射損失を増大させたりすることがない。従って、
プラズマ３の温度を下げることがなく効率良くプラズマ
加熱が行なわれる。
上記実施例では、結合系を、同軸管（内部導体４、外部
導体５）により高周波電力を伝送しアンテナ６から高周
波電力が放射されるものを例としているが、他のタイプ
の結合系、例えばリッジ導波管やスロット形アンテナを
用いた結合系でも全く同様に適用できることは言うまで
もない。この他に本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できるものである。
導体５）により高周波電力を伝送しアンテナ６から高周
波電力が放射されるものを例としているが、他のタイプ
の結合系、例えばリッジ導波管やスロット形アンテナを
用いた結合系でも全く同様に適用できることは言うまで
もない。この他に本発明はその要旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施できるものである。
Ｃ発明の効果）
以上詳述したよう略本発明では、ファラデーシールドを
、結合系先端部における磁場の方向と一致させて配置し
たので、荷電粒子がファラデーシールド、アンテナ、ア
ンテナケーシングに衝突してこれらを損傷することが防
止できるものであり、従って、効率良くプラズマ加熱が
実現できる高周波加熱装置が提供できるものである。
、結合系先端部における磁場の方向と一致させて配置し
たので、荷電粒子がファラデーシールド、アンテナ、ア
ンテナケーシングに衝突してこれらを損傷することが防
止できるものであり、従って、効率良くプラズマ加熱が
実現できる高周波加熱装置が提供できるものである。
第１図は本発明にかかる高周波加熱装置の一実施例の要
部を示す図、第２図は従来例を示す図、第３図は高周波
加熱装置の結合系を示す図である。 １・・・核融合（実験）装置の真空容器、２・・・ボー
ト、′３・・・プラズマ、４及び５・・・内部導体及び
外部導体、６・・・アンテナ、７・・・アンテナケーシ
ング、９・・・ファラデーシールド。
部を示す図、第２図は従来例を示す図、第３図は高周波
加熱装置の結合系を示す図である。 １・・・核融合（実験）装置の真空容器、２・・・ボー
ト、′３・・・プラズマ、４及び５・・・内部導体及び
外部導体、６・・・アンテナ、７・・・アンテナケーシ
ング、９・・・ファラデーシールド。
Claims (1)
- プラズマ収容用真空容器に導入される結合系が、アンテ
ナの設けられた伝送路先端部の外方にファラデーシール
ドが配置されて構成されてなり、上記伝送路及び結合系
を介して伝送される高周波電磁波を、上記アンテナによ
り上記真空容器内のプラズマに放射することによりプラ
ズマ加熱を行う高周波加熱装置において、上記ファラデ
ーシールドを、上記結合系先端部における磁場の方向と
一致させて配置したことを特徴とする高周波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151016A JPH0738035B2 (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 高周波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60151016A JPH0738035B2 (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 高周波加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6212099A true JPS6212099A (ja) | 1987-01-21 |
| JPH0738035B2 JPH0738035B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=15509452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60151016A Expired - Lifetime JPH0738035B2 (ja) | 1985-07-09 | 1985-07-09 | 高周波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0738035B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293263U (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-24 |
-
1985
- 1985-07-09 JP JP60151016A patent/JPH0738035B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0293263U (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-24 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0738035B2 (ja) | 1995-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |