Design study of an ECRF antenna for JT-60SA

JT-60SA電子サイクロトロン加熱アンテナの設計検討

小林 貴之; 森山 伸一; 藤井 常幸; 高橋 幸司; 梶原 健; 坂本 慶司

Kobayashi, Takayuki; Moriyama, Shinichi; Fujii, Tsuneyuki; Takahashi, Koji; Kajiwara, Ken; Sakamoto, Keishi

JT-60SA電子サイクロトロンアンテナの設計検討が進行中である。直線駆動平面鏡と固定曲面鏡を持つアンテナ概念について、計算コードにより評価を行った。このアンテナは平面鏡の直線的な動作のみによりミリ波の入射角度を広く駆動可能であり、真空容器内にフレキシブルな冷却水配管や駆動のためのリンク機構を必要としない特徴を持つ。本研究により、アンテナから放射されたミリ波ビーム径が、ガウス光学により求めたビーム径と比較して広がることが明らかになった。そこで、共鳴層におけるビーム径を狭くするため、直線駆動鏡と固定曲面鏡の面形状の改良を行った。その結果、固定曲面鏡の曲率を大きくする、又は、直線駆動鏡を平面鏡から発散鏡とすることで、共鳴層でのビーム径を効果的に小さくする設計が可能であることを明らかにした。

Design study of an ECRF antenna for JT-60SA is being carried out. An antenna concept which equips a linearly-driven flat mirror and a fixed-curved mirror was evaluated by using a numerical code. This antenna enables to alter millimeter-wave injection angle widely, only by a linear motion of the flat mirror. Therefore, the antenna eliminates a flexible tube for coolant supply and a link mechanism in vacuum vessel. In this work, it was clarified that the beam radius was expanded wider in poloidal direction compared with the expected one which was evaluated by the Gaussian optics. Then, the surface structures of the mirrors were modified in order to obtain the narrower beam radius on the resonance surface. It was found that the beam radius on the resonance surface became effectively narrower than that of the previous design by an increase in the curvature radius of the fixed-curved mirror or by a modification of the linearly-driven mirror as a diverging mirror.