KMAX串列磁镜离子回旋共振加热实验研究
发布时间：2020-12-13 16:21
磁镜装置作为一种可能的磁约束聚变装置在二十世纪五十至八十年代的聚变等离子体工程与物理研究过程中取得了极大的发展,近年来,随着动理学稳定轴对称串列磁镜概念的提出和实践,磁镜装置作为聚变中子源乃至聚变堆的可行性不断增强。KMAX磁镜装置是国内第一个全对称串列磁镜装置,致力于探索轴对称位形下磁镜装置的稳定与约束问题。离子回旋共振加热是KMAX等离子体的主要加热方法,为等离子体的诊断、约束以及不稳定性研究奠定了基础。KMAX装置上自行研制的ICRH系统主要包括两套输出功率为1OOkW的射频源和两套安装在中心磁镜的射频天线及其匹配器。射频源前级为基于MOS管的2kW推挽放大器,后级采用基于真空电子管的C类放大电路作功率放大,其特点是静态功率小且功率输出效率高。两套射频源频率分别是800kHz和750kHz,二者稍微错开可以避免相互干扰。两套射频源对应的天线分别是双半环天线与半环天线,天线电流沿极向,理论与实验表明其在合适的位形下可以有效地激发离子回旋波利用回旋阻尼加热离子。天线匹配采用T型匹配电路,紧邻真空室。论文详细介绍了射频源及天线的设计、搭建和测试的方法及过程,包括射频源的关键部件的参数设...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２闭合位形磁约束聚变装置示意图??
ｆｔ?＝?°?（Ｌ１８）??磁矩守恒是磁镜约束方案的基础。一个基本的磁镜装置如图１．３所示：??Ｂａｓｉｃ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｍｉｒｒｏｒ?Ｍａｃｈｉｎｅ：??ａ?｜?ｇ?ｍ?？??ｃ?■?［．：．?Ｉ：?Ｉ：?：?＇?＾??Ｖ?？?？?１：?Ｉ?■??Ｃｕｒｒｅｎｔｘ＇ｖ－＾＂＇?■?■?■?■?．：〉’Ｚ??ｊ?ｙ譬ｙ??图１．３基本磁镜装置示意图??该磁镜装置主要由两端的两个半径较小而电流较大的磁场线圈和若干中心??线圈组成，磁场在两端较强而中间较弱。粒子由中间向两端运动时磁场增强，由??于需要保持磁矩不变，所以垂直方向速度增大，又由磁场中带电粒子的动能守恒??知其平行方向速度必然下降，当平行方向速度降到零后粒子不能继续向两端运动??而只能向相反方向运动，就这样，粒子在磁镜两端不断被磁场反射，就像光线在??镜子上被反射一样，因此把这种磁场结构称为磁镜。??然而，磁镜位形对带电粒子的约束是不完全的，如果两端的磁场强度相对中??间处不够强或者粒子平行方向的速度相对于垂直速度足够大，粒子平行方向速度??在磁场最强的位置仍不能减小到零
?磁力线向外凸出，则离心力的方向与等离子体密度梯度方向刚好相反，就像由“轻”??流体支撑“重”流体一样是一种不稳定的结构。如图１．３所示，在简单磁镜中，大??部分区域磁力线都是向外凸出的，因此ＭＨＤ不稳定性很容易增长起来，造成严??重的粒子损失。??为了抑制ＭＨＤ不稳定性，约飞（Ｉｏｆｆｅ）等人使用所谓的“约飞棒”使磁场发??生畸变，一定区域内磁力线全部是向内凹的，其中的等离子体往各个方向运动磁??场都会增强，等离子体处于一种“最小磁场（Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ）?”中，这种结构也称为??“磁阱（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｗｅｌｌ）?”［４］。这种Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ结构能够有效地抑制低频的ＭＨＤ不??稳定性，从而使得等离子体损失大大减小。“约飞棒”结构首先在ＰＲ－６实验上得??以实现并取得成功，之后很快被应用在其他装置上（如ＡＬＩＣＥ），很快，“约飞棒”??与两端的磁场线圈一起演变成一种“棒球线圈”，又称为“阴－阳线圈”，“约飞棒”??与“棒球线圈”如图１．４所示：??Ｉ?Ｉ??＼?／?．．．?）?ｊ?／??图１．４?（ａ）?“约飞棒”；（ｂ）?“棒球线圈”与Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ位形等离子体??尽管使用Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ磁场位形会带来工程上的困难和造价的提高
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015年世界能源发展形势分析[J]. 闫勇. 中国能源. 2016(04)
[2]KMAX实验装置中的重点研究问题[J]. 孙玄,刘明,谢锦林,余羿,林木楠,张情. 中国科学技术大学学报. 2014(05)
[3]ICRF Experiments and Potential Formation on the GAMMA 10 Tandem Mirror[J]. M.ICHIMURA,T.CHO,H.HIGAKI,M.HIRATA,H.HOJO,T.IMAI,K.ISHII,M.K.ISLAM,A.ITAKURA,I.KATANUMA,J.KOHAGURA,Y.NAKASHIMA,T.NUMAKURA,T.SAITO,Y.TATEMATSU,M.WATANABE,M.YOSHIKAWA. Plasma Science and Technology. 2006(01)
博士论文
[1]EAST托卡马克上的先进集成微波反射计诊断系统[D]. 胡健强.中国科学技术大学 2017
本文编号：2914825
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２闭合位形磁约束聚变装置示意图??
ｆｔ?＝?°?（Ｌ１８）??磁矩守恒是磁镜约束方案的基础。一个基本的磁镜装置如图１．３所示：??Ｂａｓｉｃ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｍｉｒｒｏｒ?Ｍａｃｈｉｎｅ：??ａ?｜?ｇ?ｍ?？??ｃ?■?［．：．?Ｉ：?Ｉ：?：?＇?＾??Ｖ?？?？?１：?Ｉ?■??Ｃｕｒｒｅｎｔｘ＇ｖ－＾＂＇?■?■?■?■?．：〉’Ｚ??ｊ?ｙ譬ｙ??图１．３基本磁镜装置示意图??该磁镜装置主要由两端的两个半径较小而电流较大的磁场线圈和若干中心??线圈组成，磁场在两端较强而中间较弱。粒子由中间向两端运动时磁场增强，由??于需要保持磁矩不变，所以垂直方向速度增大，又由磁场中带电粒子的动能守恒??知其平行方向速度必然下降，当平行方向速度降到零后粒子不能继续向两端运动??而只能向相反方向运动，就这样，粒子在磁镜两端不断被磁场反射，就像光线在??镜子上被反射一样，因此把这种磁场结构称为磁镜。??然而，磁镜位形对带电粒子的约束是不完全的，如果两端的磁场强度相对中??间处不够强或者粒子平行方向的速度相对于垂直速度足够大，粒子平行方向速度??在磁场最强的位置仍不能减小到零
?磁力线向外凸出，则离心力的方向与等离子体密度梯度方向刚好相反，就像由“轻”??流体支撑“重”流体一样是一种不稳定的结构。如图１．３所示，在简单磁镜中，大??部分区域磁力线都是向外凸出的，因此ＭＨＤ不稳定性很容易增长起来，造成严??重的粒子损失。??为了抑制ＭＨＤ不稳定性，约飞（Ｉｏｆｆｅ）等人使用所谓的“约飞棒”使磁场发??生畸变，一定区域内磁力线全部是向内凹的，其中的等离子体往各个方向运动磁??场都会增强，等离子体处于一种“最小磁场（Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ）?”中，这种结构也称为??“磁阱（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｗｅｌｌ）?”［４］。这种Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ结构能够有效地抑制低频的ＭＨＤ不??稳定性，从而使得等离子体损失大大减小。“约飞棒”结构首先在ＰＲ－６实验上得??以实现并取得成功，之后很快被应用在其他装置上（如ＡＬＩＣＥ），很快，“约飞棒”??与两端的磁场线圈一起演变成一种“棒球线圈”，又称为“阴－阳线圈”，“约飞棒”??与“棒球线圈”如图１．４所示：??Ｉ?Ｉ??＼?／?．．．?）?ｊ?／??图１．４?（ａ）?“约飞棒”；（ｂ）?“棒球线圈”与Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ位形等离子体??尽管使用Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ磁场位形会带来工程上的困难和造价的提高
【参考文献】：
期刊论文
[1]2015年世界能源发展形势分析[J]. 闫勇. 中国能源. 2016(04)
[2]KMAX实验装置中的重点研究问题[J]. 孙玄,刘明,谢锦林,余羿,林木楠,张情. 中国科学技术大学学报. 2014(05)
[3]ICRF Experiments and Potential Formation on the GAMMA 10 Tandem Mirror[J]. M.ICHIMURA,T.CHO,H.HIGAKI,M.HIRATA,H.HOJO,T.IMAI,K.ISHII,M.K.ISLAM,A.ITAKURA,I.KATANUMA,J.KOHAGURA,Y.NAKASHIMA,T.NUMAKURA,T.SAITO,Y.TATEMATSU,M.WATANABE,M.YOSHIKAWA. Plasma Science and Technology. 2006(01)
博士论文
[1]EAST托卡马克上的先进集成微波反射计诊断系统[D]. 胡健强.中国科学技术大学 2017
本文编号：2914825
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2914825.html
