發(fā)布時間：2020-11-18 01:26

　　 電子回旋共振加熱和電子回旋電流驅(qū)動是可控核聚變實驗中等離子體輔助加熱和非感應電流驅(qū)動的重要方法之一,因此電子回旋波加熱系統(tǒng)對CFETR托卡馬克裝置尤為關(guān)鍵。根據(jù)CFETR的裝置參數(shù),選取170GHz作為電子回旋波系統(tǒng)微波源的工作頻率,向等離子體中注入20MW長脈沖電子回旋波。本文首先介紹了電子回旋波加熱系統(tǒng)的總體設計方案,電子回旋波加熱系統(tǒng)由微波、高壓電源、監(jiān)控保護以及真空、水冷等子系統(tǒng)構(gòu)成,其中微波源、傳輸線和天線組成微波子系統(tǒng),分別表示微波的產(chǎn)生、傳輸及饋入過程。高壓電源負責給微波源供電,監(jiān)控保護、真空及水冷保障整個電子回旋波系統(tǒng)的安全可靠運行。其次圍繞電子回旋波系統(tǒng)中的微波子系統(tǒng)進行詳細設計,分別從微波源、傳輸線和天線這三個部分進行介紹：(1)對于微波源的探究,從目前國際上回旋管的研制現(xiàn)狀出發(fā),選擇20只170GHz/1MW長脈沖回旋管組成微波源。以減少微波源占地面積、便利傳輸線走線為原則,對總體微波源及單個回旋管周邊進行布局,微波源總體占地面積約484m2。最后從未來回旋管的發(fā)展前景角度,對單管功率2MW的長脈沖回旋管組成的微波源進行分析和部署。(2)以1MW/170GHz長脈沖回旋管組成微波源為前提對20路傳輸線的布局和走向進行研究,共設計了兩種傳輸線部署方案。對每條傳輸線中的微波器件進行選取和配置,使得最終每條傳輸線的功率損耗約為8.7%。(3)采用準光學傳輸模式,設計了水平天線和頂部天線兩種類型的準光學集束天線,整個天線以port-plug模塊式結(jié)構(gòu)安裝于CFETR裝置水平窗口或頂部窗口。在天線的具體研究中,首先利用C3PO/LUKE程序計算出天線中可轉(zhuǎn)動入射鏡子的發(fā)射位置及發(fā)射角度,然后根據(jù)高斯光束傳輸特性采用ZEMAX光學仿真軟件對所有波束的傳輸路徑及匯聚情況進行優(yōu)化,進而可以得到天線中傳輸線的排布及各個光學鏡子的信息。接著對天線中的其他器件，如聚焦鏡和可轉(zhuǎn)動鏡的水冷結(jié)構(gòu)、可轉(zhuǎn)動鏡的驅(qū)動結(jié)構(gòu)、包層屏蔽模塊及內(nèi)部屏蔽模塊、真空隔離擋板、支撐結(jié)構(gòu)等進行探索。最后結(jié)合電磁仿真軟件MAXWELL和有限元分析軟件ANSYS,對天線受到的電磁力情況進行分析并評估電磁力在BSM上所造成的應力。
【學位單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TL631.24
【部分圖文】：

國際熱核聚變實驗堆?ＩＴＥＲ?（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ??Ｒｅａｃｔｏｒ）?［１３］是一個正在規(guī)劃建設中的、為驗證全尺寸可控核聚變技術(shù)可行性??冊設計的國際超導托卡馬克實驗堆，如下圖１．１所示。??圖１．１?ＩＴＥＲ托卡馬克裝置??ＩＴＥＲ的目標是對長脈沖氣氣自持燃燒物理進行實驗研究，實現(xiàn)＇點火＂。ｉｔｅｒ??計劃的運行階段分為Ｈ個時間段［１４］：?（１）?Ｈ階段：這是一個非核階段，僅僅??使用氨或者氨等離子體，主要完成一些非核環(huán)境中托卡馬克系統(tǒng)的任務。同時，??在這個階段可Ｗ開展和模擬在完全Ｄ－Ｔ階段的放電操作情況。（２）Ｄ階段：除了??大量ａ粒子加熱這一方面，気等離子體的特性與気氣等離子體特性非常相似，因??此對于気氣實驗中的髙Ｑ值、感應運行及非感應穩(wěn)態(tài)運行實驗都可Ｗ在気階段??２??

國際熱核聚變實驗堆?ＩＴＥＲ?（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｔｈｅｒｍｏｎｕｃｌｅａｒ?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ??Ｒｅａｃｔｏｒ）?［１３］是一個正在規(guī)劃建設中的、為驗證全尺寸可控核聚變技術(shù)可行性??冊設計的國際超導托卡馬克實驗堆，如下圖１．１所示。??圖１．１?ＩＴＥＲ托卡馬克裝置??ＩＴＥＲ的目標是對長脈沖氣氣自持燃燒物理進行實驗研究，實現(xiàn)＇點火＂。ｉｔｅｒ??計劃的運行階段分為Ｈ個時間段［１４］：?（１）?Ｈ階段：這是一個非核階段，僅僅??使用氨或者氨等離子體，主要完成一些非核環(huán)境中托卡馬克系統(tǒng)的任務。同時，??在這個階段可Ｗ開展和模擬在完全Ｄ－Ｔ階段的放電操作情況。（２）Ｄ階段：除了??大量ａ粒子加熱這一方面，気等離子體的特性與気氣等離子體特性非常相似，因??此對于気氣實驗中的髙Ｑ值、感應運行及非感應穩(wěn)態(tài)運行實驗都可Ｗ在気階段??２??

?況下）同樣適用。在此安裝場地，電子回旋加熱系統(tǒng)主要由＾乂下子系統(tǒng)組成［３８］：??．１３個窩壓電源，２６個回旋管，Ｓ２４路傳輸線，５個發(fā)射天線Ｌ義及一些重要的輔助??巧設備，如控制子系統(tǒng)，冷卻子系統(tǒng)等，如圖２．２所示。其中，５個發(fā)射天線為１??個水平天線和４個頂部天線，兩種類型天線的功能與初步方案中設計的天線功能??．■?差別不大，水平天線用來等離子體中如加熱、電流驅(qū)動和電流剖面控制．頂部天??線主要通過提供一個非常集中的峰值電流密度分布來控制等離子體的不穩(wěn)定性??（ＮＴＭｓ不穩(wěn)定性控制和鍋齒波不穩(wěn)定性控制）［３９］。??１０??
【相似文獻】

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1 馮曉;龔學余;;電子回旋波在等離子體中的傳播[J];西華大學學報(自然科學版);2009年01期

2 童洪輝,趙長林,田忠玉,顧彪;磁鏡等離子體中電子回旋波加熱實驗的理論研究[J];核聚變與等離子體物理;1992年03期

3 彭曉煒;龔學余;劉文艷;劉燕;尹陳艷;;電子回旋波在熱等離子體中的功率沉積[J];核聚變與等離子體物理;2007年04期

4 彭曉煒;龔學余;劉文艷;;電子回旋波驅(qū)動電流的飽和問題[J];南華大學學報(自然科學版);2010年01期

5 彭曉煒,龔學余,尹陳艷;電子回旋波在托卡馬克等離子體中的傳播[J];南華大學學報(理工版);2004年01期

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7 鄭平衛(wèi);龔學余;劉文艷;何麗華;;電子回旋波與快波協(xié)同效應的數(shù)值研究[J];核聚變與等離子體物理;2011年01期

8 劉才根,錢尚介,萬華明;電子回旋波驅(qū)動的托卡馬克芯部等離子體極向旋轉(zhuǎn)[J];物理學報;1998年09期

9 洪斌斌;陳少永;唐昌建;張新軍;胡有俊;;托卡馬克中電子回旋波與低雜波協(xié)同驅(qū)動的物理研究[J];物理學報;2012年11期

10 彭曉煒;龔學余;劉文艷;高金生;劉燕;黃千紅;李新霞;;發(fā)射波功率密度對電子回旋波電流驅(qū)動的影響[J];核聚變與等離子體物理;2010年01期

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1 呂知平;托卡馬克中電子回旋波電流驅(qū)動及電流分布控制[D];南華大學;2010年

2 鄺躍軍;HL-2A裝置上電子回旋波加熱的實驗研究[D];南華大學;2010年

本文編號：2888167