1、離子回旋共振加熱(ICRH)是世界上已有的托卡馬克裝置和未來的ITER實(shí)驗(yàn)裝置輔助加熱的主要方式之一，它不僅能有效加熱等離子體中的離子或電子，而且能進(jìn)行鋸齒控制改善等離子體約束。開展ICRH天線系統(tǒng)與等離子體的相互作用的研究對于實(shí)現(xiàn)將來聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行和等離子體高性能運(yùn)行具有重要的研究意義。
　　離子回旋共振加熱時(shí)，天線輸入阻抗隨等離子體參數(shù)變化而變化，當(dāng)傳輸線上電流一定，且不產(chǎn)生高壓電擊穿現(xiàn)象的條件下，相對于傳輸線的特性阻抗，天線

2、的輸入阻抗很小。天線負(fù)載的這兩個(gè)特點(diǎn)使得如何進(jìn)一步提高 ICRH天線耦合到等離子體中的能量和改善天線系統(tǒng)的阻抗匹配效果成為受控核聚變理論研究的重要內(nèi)容。本文首先根據(jù)“能量一次吸收”假設(shè)，采用冷等離子體的平板模型結(jié)合三維天線模型，計(jì)算方法采用Green函數(shù)方法求解真空區(qū)域的Maxwell方程和變步長四階龍格庫塔方法數(shù)值積分求解等離子體的快磁聲波方程，研究了ICRH天線與等離子體的耦合。著重?cái)?shù)值模擬和討論了極向?qū)ΨQ放置的ICRH雙天線的相位

3、差對耦合不對稱性的影響、環(huán)向?qū)ΨQ放置的ICRH雙天線的間距對等離子體耦合特性的影響、環(huán)向和極向?qū)ΨQ放置的ICRH四天線的電流分布、饋線端長度和等離子體密度分布對等離子體耦合特性的影響。接著，根據(jù)ICRH天線與等離子體耦合模擬計(jì)算獲得的天線輸入阻抗結(jié)合傳輸線原理分析了離子回旋共振加熱時(shí)，三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器和邊界局域模放電條件下雙共振環(huán)天線的阻抗匹配過程。
　　主要模擬結(jié)果表明：1)調(diào)節(jié)極向?qū)ΨQ放置的兩天線間的相位差可以控制耦合能量在極

4、向上的不對稱性，當(dāng)相位差滿足時(shí)，隨著相位差的增大，能量在極向上的耦合反對稱性增強(qiáng)，當(dāng)相位差滿足時(shí)，隨著相位差的增大，能量在極向上的耦合反對稱性減少，時(shí)能量在極向上的耦合反對稱性最明顯；2)當(dāng)環(huán)向?qū)ΨQ放置的雙天線同相饋電時(shí)，kz適當(dāng)偏離零點(diǎn)的譜分量(對應(yīng)最佳吸收的譜分量)所占的比重隨雙天線間距的增大而減小，天線輻射功率的利用率較低，且等離子體從波中吸收的總能量減少，因此為了增強(qiáng)離子回旋共振加熱的效果，應(yīng)減小雙天線的間距；3)在其它實(shí)驗(yàn)參數(shù)

5、相同的條件下，環(huán)向和極向?qū)ΨQ放置的ICRH四天線輻射到真空中的功率隨天線饋線端長度的增加而增加，天線對稱電流分布激發(fā)的輻射功率要比天線反對稱電流分布激發(fā)的高,刮削層密度增加導(dǎo)致ICRH四天線耦合功率增加，其可能的原因是減少了天線發(fā)射波到截止層的衰減長度；4)在其它實(shí)驗(yàn)參數(shù)相同的條件下，等離子體密度剖面變化時(shí)，三支節(jié)液態(tài)調(diào)配器滿足阻抗匹配的支節(jié)液面高度的變化趨勢比波源頻率變化時(shí)要平緩，在某些頻段，為了獲得ICRH天線系統(tǒng)的阻抗匹配，三支節(jié)