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L'injection d'ondes à la fréquence hybride inférieure |
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Le système à la fréquence hybride est constitué
d'un générateur, d'une ligne de transmission et de 2 antennes
installées dans des queusots horizontaux. |
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Banc de 4 klystrons |
Le
générateur à une puissance
nominale de 8 MW à une fréquence de 3.7
GHz (longueur d'onde de 8 cm) sur une durée nominale de
60 s. Il comporte 16 klystrons (qui sont des tubes amplificateurs)
d'une puissance unitaire de 500 kW, d'un rendement de 45%, et de 50
dB de gain.
La ligne de transmission
raccorde les 16 klystrons aux 2 antennes distantes de 25
m par des guides d'onde à section rectangulaire (72x34
mm2). Les pertes sont de l'ordre de 10% de la puissance
incidente. Elle est pressurisée et activement refroidie. |
Les
antennes sont composées de 16 modules chacune et sont
actuellement de 2 types (type I - ancienne génération :128 guides et type II
- nouvelle génération : 288
guides). Activement refroidies, elles sont protégées du plasma par
des protections latérales formées de tuiles en CFC. Elles
permettent d'injecter respectivement 2 et 4
MW sur des durées supérieures à la minute.
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Antenne |
Type
I |
Type
II |
Guides
d'onde |
4x32 |
6x48 |
Diviseur
de puissance |
jonction
hybride et multijonction |
convertisseur
de mode et multijonction |
Indice
parallèle N// |
1.9
+/- 0.5 |
2
+/- 0.3 |
Surface
rayonnante |
0.083
m2 |
0.17
m2 |
Puissance
(25 MW/m2) |
2 |
4 |
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Les 2 antennes hybrides vues de l'intérieur du tore (antenne
type I à droite et antenne type II à gauche) |
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L'amplitude et la phase de l'onde peuvent
être contrôlées par des asservissements (boucle de 1ms) suivant le scénario
expérimental (contrôle du courant plasma).
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L'injection d'ondes à la fréquence cyclotronique ionique |
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Le système de chauffage autour de la
Fréquence Cyclotronique Ionique (FCI) se compose d'un ensemble de 6
générateurs de puissance dans la gamme 30-80 MHz, de lignes de
transmission et de 3 antennes installées dans des queusots horizontaux.
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Les 3 tétrodes utilisées dans les générateurs FCI
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Les 6
générateurs FCI convertissent l'énergie des
alimentations électriques (30 kV, 150 A) en onde
électromagnétique entre 30 et 80 MHz.
Chaque générateur comporte une cascade de 3 amplis à tétrodes en
série pour atteindre une puissance de
sortie de 2 MW.
Ils ont été prévus à l'origine pour des impulsions de 30 s. La
fréquence d'utilisation est définie dans des bandes de 4 MHz et le
changement de bande est télécommandé, ce changement pouvant être
réalisé entre chocs plasma.
Les 6 lignes de transmission de
type coaxiale rigide (230/140 mm) s'étendent sur 50
m. Elles sont pressurisées à 3 bars d'azote et supporte
une tension maximum de 30 kV (30 s). |
Les antennes
FCI abritent un circuit électrique
résonant ("Resonant Double Loop") qui permet
d'accorder l'antenne au générateur
en fonction des conditions de couplage de l'onde au plasma pour
minimiser la puissance réfléchie dans la ligne de transmission. Le
circuit résonant est limité à la partie avant de l'antenne : il
est formé du conducteur qui rayonne vers le plasma et de 2
impédances variables. Des densité de puissances très hautes ont
ainsi été obtenues (>16 MW/m2).
La face avant des antennes (écran de Faraday) est recouverte de
carbure de bore (B4C, matériau bas Z) pour la protéger
du bombardement des particules issues du plasma et pour éviter de
contaminer le plasma avec des impuretés métalliques.
L'antenne est protégée à droite et à gauche par des éléments
activement refroidis qui permettent d'intercepter le flux thermique
convecté le long des lignes de champ magnétique qui s'appuient sur
ces protections.
Tous les éléments de la face de l'antenne sont refroidis par le
circuit d'eau sous pression (35 bars) à 220°C (max).
3 antennes de ce type sont
installées dans Tore Supra. Chacune d'elles permet d'injecter
jusqu'à 4 MW de puissance entre
40 et 80 MHz.
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Une antenne FCI avec ses protections latérales
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L'injection d'ondes à la fréquence cyclotronique électronique |
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Le système à la Fréquence Cyclotronique
Electronique (FCE) comporte un générateur, une ligne de transmission et
une antenne installée dans un queusot horizontal.
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Gyrotron 118 GHz
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Le générateur
FCE se compose actuellement de 2 gyrotrons à
118 GHz d'une puissance de 800
kW (le prototype de 500 kW et le premier de série
de 300kW). La durée d'une impulsion est limitée à 30 s.
Le générateur devrait comporter dans le futur 6 gyrotrons capable
de délivrer 2.4 MW pendant 600 s (3 MW pendant 5 s).
La ligne de transmission,
longue de 25 m, est maintenue
sous vide (< 10-3 Pa). Il s'agit de 6 guides d'onde
corrugués (mode HE11). |
L'antenne
FCE est constituée de 6 miroirs fixes sphériques et de 3
miroirs mobiles avec volet de protection. Le faisceau
peut être dirigé du centre jusqu'au bord du plasma dans le plan
poloïdal et faire angle de -30° à +30° dans le plan torïdal. L'angle d'injection
est réglable en temps réel.
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Antenne à la fréquence cyclotronique électronique (vue de
l'intérieur du tore)
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