Динаміка потенціалу незаземленої антени в торсатроні УРАГАН-2М протягом ВЧ імпульсу
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe70.3.178Ключові слова:
стеларатор, торсатрон, високочастотний нагрiв, електрони, що втiкаютьАнотація
У роботi показано, що рамкова ВЧ антена, за допомогою якої створюється первiсна плазма в стелараторi Ураган-2М i яка електрично не з’єднана з корпусом установки, набуває як негативного, так i позитивного потенцiалу, протягом ВЧ iмпульсу. Проведено вивчення впливу на потенцiал антени напруги живлення ВЧ генератора i тиску робочого газу. Показано змiну величини потенцiалу антени за одночасної роботи двох ВЧ генераторiв. Надано теоретичну оцiнку впливу пондеромоторних сил на потенцiал рамкової антени.
Посилання
1. O.S. Pavlichenko and for the U-2M group. First results from the URAGAN-2M torsatron. Plasma Phys. Control. Fusion 35, B223 (1993).
https://doi.org/10.1088/0741-3335/35/SB/018
2. V.E. Bykov, A.V. Georgievskij, V.V. Demchenko, Yu.K. Kuznetsov, Yu.A. Litvinenko, A.V. Longinov, O.S. Pavlichenko, V.A. Rudakov, K.N. Stepanov, V.T. Tolok. Uragan-2M: A torsatron with an additional toroidal field. Fusion Techn. 17, 140 (1990).
https://doi.org/10.13182/FST90-A29177
3. V. Moiseenko et al. First experiments on ICRF discharge generation by a W7-X-like antenna in the Uragan-2M stellarator. J. Plasma Phys. 86, 905860517 (2020).
https://doi.org/10.1017/S0022377820001099
4. M.D. Carter, A.I. Lysojvan, V.E. Moiseenko, N.I. Nazarov, O.M. Shvets, K.N. Stepanov. Plasma production using radiofrequency fields near or below the ion cyclotron range of frequencies. Nucl. Fusion 30, 723 (1990).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/30/4/013
5. S.M. Levitsky. The space potential and electrode sputtering in the RF discharge. Zh. Tekhn. Fiz. 27, 1001 (1957) (in Russian).
6. I.R. Myra, D.A. D'Ippolito, D.A. Russel et al. Nonlinear ICRF plasma interactions. Nucl. Fusion 46, S455 (2006).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/7/S08
7. C.E. Thomas et al. ICRF/edge interaction guidelines for ICRF antenna design and initial ICRF/edge interaction experiments on the Tore Supra Tokamak. Fusion Tech. 30, 1 (1996).
https://doi.org/10.13182/FST96-A30760
8. D. Banerji, R. Ganguli. On deposits of metallic mercury by high-frequency discharge. Phil. Mag. 15, 678 (1933).
https://doi.org/10.1080/14786443309462213
9. D. Banerji, R. Ganguli. On the distribution of spacepotential in high-frequency glow discharge. Phil. Mag. 11, 410 (1931).
https://doi.org/10.1080/14786443109461692
10. V.A. Godyak, A.A. Kuzovnikov. About valve properties of RF-discharge. Plasma Phys. Rep. 1, 496 (1975).
11. V.A. Godyak, A.N. Ivanov, A.A. Kuzovnikov. Changes of Langmuir probe floating potential by the alternating voltage. J. Tech. Phys. 37, 1063 (1967).
12. Ya.F. Leleko, L.I. Grigor'eva, V.V. Chechkin, D.L. Grekov. Influence of the loop-type antenna on the RF-discharge peripheral plasma parameters in the Uragan-3M torsatron. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. 107, 40 (2017).
13. S.J. Wukitch, B. LaBombard, Y. Lin, B. Lipschultz, E. Marmar, M.L. Reinke, D.G. Whyte, and the Alcator C-Mod Team. ICRF specific impurity sources and plasma sheaths in Alcator C-Mod. J. Nucl. Mater. 390-391, 951 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.01.245
14. V.A. Godyak. A stationary low-pressure RF discharge. Fiz. Plazmy 2, 141 (1976).
15. V.A. Godyak, A.A. Kuzovnikov. On valve properties of RF discharges. Plasma Phys. 1, 496 (1975).
16. V.L. Berezhnyj. ICRF-volume charge-antenna edge interactions in the U-3M and U-2M torsatrons. Part 3. ICRF - VSC interaction. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. 117, 10 (2017).
17. Yu.P. Raiser, M.N. Schneider, N.A. Yatsenko HighFrequency Capacitive Discharge: Physics. Experimental Technique. Applications (Nauka, 1995) (in Russian).
18. M.L. Mayoral, P.U. Lamalle, D. van Eeser et al. Hydrogen plasmas with ICRF inverted minority and mode conversion heating regimes in the JET tokamak. Nucl. Fusion 46, 550 (2006).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/7/S14
19. K.V. Vavilin, M.A. Gomorev, E.A. Kralkina, P.A. Neklyudova, V.B. Pavlov, Chen Zhao. Experimental study of plasma parameters of low-pressure hybrid RF discharge. Vestn. Mosk. Univ. Ser. 3 Phys. Astronom. No. 1, 101 (2012) (in Russian).
https://doi.org/10.3103/S0027134912010249
20. E.P. Velikhov, A.S. Kovalyov, A.T. Rakhimov. Physical Phenomena in the Gas-Discharge Plasma (Nauka, 1987) (in Russian).
21. E.D. Volkov, L.I. Grigor'eva, Yu.G. Zaleskij, V.G. Konovalov, N.I. Nazarov, I.I. Patlaj, G.N. Polyakova, A.I. Skibenko, A.S. Slavnyj, V.V. Chechkin, A.N. Shapoval. On the mechanisms of light and heavy impurity release during RF plasma heating in the Uragan-3 Torsatron. Fusion Engineering and Design 12 (1-2), 237 (1990).
https://doi.org/10.1016/0920-3796(90)90086-L
22. Vl.V. Bobkov, R. Bilato, F. Braun et al. ICRF antenna coupling dependence on edge plasma conditions in ASDEX Upgrade. Nucl. Fusion 46, 469 (2006).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/46/7/S09
23. D.A. D'Ippolito, I.R. Myra, J.H. Rogers et al. Analysis of RF sheath interactions in TFTR. Nucl. Fusion 38, 1543 (1998).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/38/10/311
24. R. Klima. On the motion of particles in nonresonant RF and magnetostatic fields. Czech. J. Phys. 16, 681 (1966).
https://doi.org/10.1007/BF01689569
25. R. Klima. The drifts and hydrodynamics of particles in a field with a high-frequency component. Czech. J. Phys. 18, 1280 (1968).
https://doi.org/10.1007/BF01690802
26. V.E. Moiseenko, V.B. Korovin, I.K. Tarasov et al. The effect of an electrostatic field on runaway electrons in the Uragan-3M stellarator. Techn. Phys. Lett. 40, 669 (2014).
https://doi.org/10.1134/S1063785014080112
27. V.B. Korovin, I.K. Tarasov, E.D. Kramskoi, D.A. Sitnikov, N.B. Dreval', A.V. Lozin, M.M. Kozulya. Suppression of runaway electron flows and specific features of working gas breakdown in the Uragan-2M torsatron. Techn. Phys. 63, 960 (2018).
https://doi.org/10.1134/S1063784218070198
28. V.K. Pashnev, I.K. Tarasov, D.A. Sitnikov, V.N. Bondarenko, V.V. Chechkin, A.N. Shapoval, R.O. Pavlichenko, M.I. Tarasov, E.L. Sorokovoy, A.A. Petrushenya, A.I. Skibenko, L.L. Karpuhin, A.V. Lozin. The problem of plasma density increasing in the U-3M torsatron after RF heating termination. Vopr. At. Nauki Tekhn. 83, 15 (2013) (in Russian).
29. L.I. Grigorieva, B.I. Smerdov, V.V. Chechkin. On the influence of the antenna electrostatic field on the behavior of peripheral plasma during RF heating. Preprint KhPTI 86-13. (KhPTI of the Academy of Sciences of the Ukrainian SSR, 1986).
30. L.I. Grigorieva, A.V. Pashchenko, B.I. Smerdov, V.V. Chechkin Study of the processes of plasma potential formation and particle transport under the influence of an external alternating electric field. Preprint KkPTI 84-8 (TsNIIatominform, 1984).
31. I.M. Pankratov et al. Behavior of RF discharge plasmas in the Uragan-3M and Uragan-2M torsatrons. Contrib. Plasma Phys. 50, 520 (2010).
https://doi.org/10.1002/ctpp.200900012
32. A.G. Dikiy, S.S. Kalinichenko, A.A. Kalmykov et al. Plasma Phys. 18, 557 (1976).
https://doi.org/10.1088/0032-1028/18/8/001
33. V.E. Moiseenko, A.V. Lozin, M.M. Kozulia, Yu.K. Mironov, V.S. Romanov, V.G. Konovalov, A.N. Shapoval. Alfven plasma heating in stellarator URAGAN-2M. Ukr. J. Phys. 62, 311 (2017).
https://doi.org/10.15407/ujpe62.04.0311
34. V.E. Moiseenko et al. RF plasma production and heating below ion-cyclotron frequencies in Uragan torsatrons. Nucl. Fusion 51, 083036 (2011).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/51/8/083036
35. V.E. Moiseenko et al. Progress in stellarator research at IPP-Kharkov. Nukleonika 61, 91 (2016).
https://doi.org/10.1515/nuka-2016-0016
36. V.B. Korovin, E.D. Kramskoy. Radio-frequency equipment for Uragan stellarators. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. 6, 19 (2012).
37. M.S. Neiman. Course Of Radio Transmitting Devices. (Sovetskoe radio, 1957) (in Russian).
38. V.B. Korovin, I.K. Tarasov, A.V. Lozin, M.M. Kozulia, E.L. Sorokovoy, E.D. Kramskoy, V.Yu. Gribanov, D.I. Baron, S.A. Tsybenko. Behavior features of the ungrounded antenna potential shift in URAGAN-2M torsatron. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. No. 1, 9 (2023).
https://doi.org/10.46813/2023-143-009
39. A.I. Lysojvan, V.E. Moiseenko, O.M. Schvets, K.N. Stepanov. Analysis of ICRE (ω ≤ ωci) plasma production in large scale tokamaks. Nucl. Fusion 32, 1361 (1992).
https://doi.org/10.1088/0029-5515/32/8/I06
40. V.E. Moiseenko, Yu.S. Stadnik, A.I. Lysoivan, V.B. Korovin. Self-consistent modeling of radio-frequency plasma generation in stellarators. Plasma Phys. Rep. 39, 873 (2013).
https://doi.org/10.1134/S1063780X1311007X
41. V.E. Moiseenko, Yu.S. Stadnik, O.M. Shvets et al. RF plasma production in Uragan-2M torsatron. In Proceedings of the 17th Topical Conference on Radio-Frequency Power in Plasma, Clearwater, Florida, USA (2007) [ISBN: 9780735404441].
https://doi.org/10.1063/1.2800455
42. Ya.F. Leleko, L.I. Grigor'eva, V.V. Chechkin, D.L. Grekov. Influence of the loop-type antenna on the rf-discharge peripheral plasma parameters in the URAGAN-3M torsatron. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. 107, 40 (2017).
43. V.B. Korovin, V.V. Filippov, M.M. Kozulya et al. Effect of plasma on the radio-technical characteristics of the Uragan-2M torsatron matching RF systems. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. 94, 41 (2014).
44. A.V. Lozin, Yu.V. Kovtun, V.E. Moiseenko, S.M. Maznichenko, M.M. Kozulia, V.B. Korovin, A.N. Shapoval, E.D. Kramskoy, R.O. Pavlichenko, N.V. Zamanov, M.M. Makhov, A.Yu. Krasyuk, Y.V. Siusko, A.I. Tymoshenko, V.M. Listopad, T. Wauters, Ye. Kazakov, J. Ongena. Two-strap RF antenna in Uragan-2M stellarator. Probl. At. Sci. Technol. Ser. Plasma Phys. 130, 10 (2020).
https://doi.org/10.46813/2020-130-010
45. N.T. Besedin, S.V. Kasilov, I.M. Pankratov, A.I. Pyatak, K.N. Stepanov. In: Proceedings of the VIII IAEA Stellarator Workshop, Kharkov (IAEA, 1991), p. 53.
46. R. Klima. Drift approximation for a field with a nonresonant high-frequency component. J. Exper. Theor. Phys. 26, 535 (1968).
47. A.I. Akhiezer, I.A. Akhiezer, R.V. Polovin, A.G. Sitenko, K.N. Stepanov. Plasma Electrodynamics (Nauka, 1974) (in Russian).
48. Ya.F. Leleko, D.L. Grekov. Influence of ion viscosity on the distributions of plasma parameters in stationary gas discharge. Ukr. J. Phys. 66, 316 (2021).
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна
Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:
1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.
2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.
3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.
4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.
5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.
6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.
.png){kind=small}
