ИСПЫТАНИЕ ВЧ-ГЕНЕРАТОРА СИСТЕМЫ ИЦР НАГРЕВА ПЛАЗМЫ ТОКАМАКА КТМ НА ЭКВИВАЛЕНТ АКТИВНОЙ НАГРУЗКИ

На большинстве токамаков для получения необходимых параметров плазмы таких как температура, время удержания и т.д. применяется дополнительный нагрев или дополнительный ввод мощности. Это позволяет решать актуальные научные задачи и проводить современные исследования. На токамаке КТМ дополнительный ввод мощности в плазму проектом предусмотрено реализовать с помощью ионно-циклотронного нагрева. Система дополнительного нагрева плазмы на КТМ состоит из четырех одинаковых высокочастотных генераторов по 2 МВт каждый. Других систем ввода дополнительной мощности и нагрева плазмы на токамаке КТМ не предусмотрено. Перед использованием таких систем в штатном режиме проводят отладочные работы и испытания с подключением эквивалентов нагрузки. В статье представлен расчет эквивалента активной нагрузки. По результатам расчёта определены форма и геометрические размеры, при которых обеспечивается поглощение до 300 кВт высокочастотной мощности. Определены габариты и основные параметры конструкции эквивалента нагрузки для системы дополнительного ВЧ нагрева плазмы токамака КТМ. Расчёты проводились исходя из допущения, что наиболее предпочтительным является создание эквивалента нагрузки в виде резонатора c поглотителем из солевого водного раствора. Также представлены экспериментальные результаты отладочных работ с использованием разработанного эквивалента активной нагрузки. Показано, что с разработанным эквивалентом нагрузки можно успешно выполнить необходимые испытание и настройки мощного генератора, подготовить систему ввода дополнительной мощности на токамаке КТМ к дальнейшим отладочным работам и включению на плазменную нагрузку.

1. B. Chektybayev, I. Tazhibayeva, E. Batyrbekov, E. Kashykbayev, D. Olkhovik, D. Zarva, S. Zhunisbek, A. Duisen, A. Zhaksybayeva, A. Lee, V. Pavlov, V. Dokuka, R. Khayrutdinov Improvement of plasma discharge performance at KTM tokamak // Fusion Engineering and Design. – 2024. – Vol. 208. – Art. no.114684.

2. B. Chektybayev, S. Zhunisbek, I. Tazhibayeva, D. Olkhovik, E. Batyrbekov, D. Zarva, A. Korovikov, A. Lee, V. Pavlov, E. Kashikbayev, A. Zhaksybayeva, A. Duisen Overview of the first experiments at KTM tokamak to obtain plasma discharges // Fusion Engineering and Design. – 2023. – Vol. 194. – Art. no. 113847. ISSN 0920-3796, https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2023.113847

3. B. Chektybayev, A. Sadykov, E. Batyrbekov, A. Lee, V. Pavlov Study of breakdown and plasma formation in the KTM tokamak with the massive conductive vacuum chamber // Fusion Engineering and Design. – 2021. – Vol. 163. – Art. no. 112167.

4. A.V. Gulkin et al. Optimization and preparation for the start-up of the plasma ICR heating system at the KTM tokamak // Fusion Engineering and Design Vol.206, (2024), 114596. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2024.114596

5. А. Н. Сатибеков и др. // Вестник. Серия физическая. – 2022. – Том 82. – № 3.

6. M. J. Mantsinen et. al. // Nucl. Fusion, 2023. – Vol. 63. – P. 43–54. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aceb08

7. E. Lerche et al. // Nucl. Fusion, 2016. – Vol. 56. – P. 134-141. http://doi.org/10.1088/0029-5515/56/3/036022

8. A. Messiaen et al. // Fusion Engineering and Design. – 2005. – Vol. 74. – P. 367–375. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.06.201

9. QIN Chengming et. Al. // Plasma Science and Technology, 2015. – Vol. 17. – No. 2. – P. 1088–1100.

10. Gian Luca Ravera et. al. // Proceedings of the 42nd European Microwave Conference, 2012. – Vol. 3. – No. 1. – P. 18–27.

11. Азизов Э.А., Гостев А.А., Брыков С.И., Гурьевич С.Г., Иванов В.Н., Подымов А.Н., Требич В.Д., Фрумкин Г.А., Губин А.М., Демидов В.Л., Середенко Е.В., Энгелько В.И., Шаповалов Г.В. ВЧ система дополнительного нагрева плазмы токамака КТМ // Индукционный нагрев. –2011. – № 1(15). – С. 28–31.

12. Атабеков Г.И., Основы теории цепей / Учебник для вузов. – М.: «Энергия», 1969, 424 стр.

13. Ye. O. Kazakov, I. V. Pavlenko, D. VanEester, B. Weyssow, I. O. Girka // Plasma Phys. Control. Fusion. – 2010. – Vol. 52. – Art. no. 115006. https://doi.org/10.1088/0741-3335/52/11/115006

14. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А., Устройства СВЧ, М.: «Высшая школа», 1981, 295 стр.