HL-2M装置电子回旋共振加热传输系统关键技术研究
发布时间：2021-06-22 21:33
在磁约束受控聚变研究中,电子回旋共振加热（ECRH）因具有加热局域性强、波与等离子体耦合效率高以及天线可远离等离子体等特点,被广泛的用于等离子体加热、电流驱动、辅助启动、电流剖面控制、MHD不稳定性抑制以及输运研究等方面。本文依托国内大型偏滤器托卡马克装置HL-2M开展电子回旋共振加热系统的研制,对基于过模波纹圆波导的ECRH传输系统关键技术包括传输系统的导波理论、波传输过程中的损耗以及用于毫米波极化器设计的矢量衍射光栅理论等进行了研究；在理论和实验研究的基础上,设计和研制了用于HL-2M装置ECRH真空传输系统（真空度优于10-2Pa）的高功率毫米波部件,包括过模波纹圆波导、一体式换向波导、滑动及抽气波导、隔直器以及可控极化器等。传输部件的功率容量为1MW/3s。本文主要包括三部分。第一部分为第二章和第三章,详细阐述了ECRH传输系统的导波理论,对波传输过程中产生的损耗进行了详细分析,为传输系统中与过模波纹圆波导相关的部件研制打下了基础。该部分首先从过模波纹圆波导的特征方程出发,对波导壁函数、特征值及壁损耗进行了求解；对波导内的两个等价模式集合（混合模集和线极化模集）中各种模式的场分...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
70GHz/IMW回旋振荡管截面图[27]
系统涉及很多新的技术且无可参考的运行经验，因此研制难度较大。为降低风险，ITER的ECRH系统将采取多方合作的方式进行研制，如图1.2所示，其中波源回旋振荡管(Gyrotrons)由欧盟(EU)、印度(IN)、日本(JA)及俄罗斯(RF)四方承制；回旋振荡管电源（Power Supplies)由EU和IN共同研制;传输线(Transmission lines)由美国(US)研制；天线(Launchers)由EU和JA共同研制[33】。各方研制的部件经测试达到要求后运抵ITER现场进行组装，以组建ITER第一阶段所需的20MWECRH系统。Launchers i Transmission Lines 丨 Gyrotrons ！^ EU’ JA US EUjN.JA.RF^!I nt^brcuk 丨 I I ；l?Ia<ioa vah< | DC teak Switch ：一革Iupper Laimchcr i 7? X - -?春： \h^I t)imnonj;rtiikto\* |Pump| ： (APS), J_j lb 』 i mhvpsPTi, ,., -r-~T f i :II I — ? i :Power SuppliesEquatorial Launcher Cn?w(ai‘I ' ' ' ' ； EU? IN(hofizoiuat scciiofl) | (Tokamak Hall] (Assembly Hall] [RF Building) ‘图1.2在建的ITER装置ECRH示意图[33]在国内，核工业西南物理研究院在HL-1M装置上发展了一套75 GHz/500 kW/50 ms的ECRH系统，开展了一系列的物理实验研究，取得了丰富的实验成果[35];3
其截止发生在P = 0 {C0p= CO2)处，回旋共振层位于0)=叫仏处，对应的CMA图如图1.30)所示。图1.30)中，带箭头的虚线为波在等离子体中的轨迹；阴影部分为截止区域。从图1.3(a)可以看出，只要避开2 G；2的区域，0模情况下波可从托卡马克的低场及高场侧两侧均可到达回旋共振层。.? CMA Diagram for 0-Mode (a) 对t : i ^'210 Cyclotron Frequeiicv jB ., 革0.8 _2 Ray Path^0.6- -⑴20.4-Second Harmonic. -0.21 , --, I0.0 ■ I I ■I ■ ■ ■I I 1 1 i I I0.0 0.5 1.0 1.5 2.0(c0p^c0)2 He—CMA Diagram for X-Mode (b)1.2 卜 J JL J _■二 J ■ ■ ■ ■ I , ■ ■ ■ If HFS Launch / :k 1.0 r; ^^° 、 Cyclotron Frequency /0.8 ^ / ?仏2 0.6 Upper Hybrid I :IrH \ VResonance /[H0-4 CutofK、?、 / Cutoff ：\ V Second Harmonicy ^nnf I ■ ■0.0 0.5 1.0 1.5 2.0(0)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of the Transmission Lines for 140 GHz ECRH System on HL-2A[J]. 夏冬辉,周俊,饶军,黄梅,陆志鸿,王贺,陈罡宇,王超,卢波,庄革. Plasma Science and Technology. 2014(03)
[2]HL-2A装置电子回旋加热系统传输线机械设计[J]. 陈罡宇,周俊,黄梅,夏冬辉,饶军. 核聚变与等离子体物理. 2013(01)
[3]HL-2A装置电子回旋系统弧光探测器的改进[J]. 卢波,饶军,王明伟. 核聚变与等离子体物理. 2010(04)
[4]HL-2A装置ECRH系统的新天线设计[J]. 王超,周俊,曾建尔,陈罡宇,饶军. 核聚变与等离子体物理. 2010(04)
[5]我国新能源发展障碍与应对:全球现状评述[J]. 闫强,陈毓川,王安建,王高尚,于汶加,陈其慎. 地球学报. 2010(05)
[6]HL-2A装置ECRH系统传输效率的测量研究[J]. 王贺,陆志鸿,周俊,饶军,王超. 核聚变与等离子体物理. 2010(03)
[7]HL-2A装置2MW电子回旋共振加热系统研制[J]. 饶军,李波,周俊,姚列英,康自华,王明伟,李立,冯鲲,黄梅,陆志鸿,张劲松,李青,刘永. 核聚变与等离子体物理. 2009(04)
[8]A Polarizer with Sinusoidal Grooves in the Electron Cyclotron Resonance Heating System of the HL-2A Tokamak[J]. 张国庆,Kazunobu NAGASAKl,周俊,王贺,黄梅,陈罡宇,饶军. Plasma Science and Technology. 2009(05)
[9]HL-2A装置ECRH超导磁体磁场分布测量[J]. 白兴宇,黄梅,饶军. 核聚变与等离子体物理. 2008(02)
[10]HL-2A装置1MW电子回旋共振加热传输系统研制[J]. 周俊,陈罡宇,张劲松,饶军,宋绍栋,黄梅,刘永. 核聚变与等离子体物理. 2007(04)
博士论文
[1]回旋管电子光学系统的研究[D]. 王丽.电子科技大学 2006
本文编号：3243567
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：131 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
70GHz/IMW回旋振荡管截面图[27]
系统涉及很多新的技术且无可参考的运行经验，因此研制难度较大。为降低风险，ITER的ECRH系统将采取多方合作的方式进行研制，如图1.2所示，其中波源回旋振荡管(Gyrotrons)由欧盟(EU)、印度(IN)、日本(JA)及俄罗斯(RF)四方承制；回旋振荡管电源（Power Supplies)由EU和IN共同研制;传输线(Transmission lines)由美国(US)研制；天线(Launchers)由EU和JA共同研制[33】。各方研制的部件经测试达到要求后运抵ITER现场进行组装，以组建ITER第一阶段所需的20MWECRH系统。Launchers i Transmission Lines 丨 Gyrotrons ！^ EU’ JA US EUjN.JA.RF^!I nt^brcuk 丨 I I ；l?Ia<ioa vah< | DC teak Switch ：一革Iupper Laimchcr i 7? X - -?春： \h^I t)imnonj;rtiikto\* |Pump| ： (APS), J_j lb 』 i mhvpsPTi, ,., -r-~T f i :II I — ? i :Power SuppliesEquatorial Launcher Cn?w(ai‘I ' ' ' ' ； EU? IN(hofizoiuat scciiofl) | (Tokamak Hall] (Assembly Hall] [RF Building) ‘图1.2在建的ITER装置ECRH示意图[33]在国内，核工业西南物理研究院在HL-1M装置上发展了一套75 GHz/500 kW/50 ms的ECRH系统，开展了一系列的物理实验研究，取得了丰富的实验成果[35];3
其截止发生在P = 0 {C0p= CO2)处，回旋共振层位于0)=叫仏处，对应的CMA图如图1.30)所示。图1.30)中，带箭头的虚线为波在等离子体中的轨迹；阴影部分为截止区域。从图1.3(a)可以看出，只要避开2 G；2的区域，0模情况下波可从托卡马克的低场及高场侧两侧均可到达回旋共振层。.? CMA Diagram for 0-Mode (a) 对t : i ^'210 Cyclotron Frequeiicv jB ., 革0.8 _2 Ray Path^0.6- -⑴20.4-Second Harmonic. -0.21 , --, I0.0 ■ I I ■I ■ ■ ■I I 1 1 i I I0.0 0.5 1.0 1.5 2.0(c0p^c0)2 He—CMA Diagram for X-Mode (b)1.2 卜 J JL J _■二 J ■ ■ ■ ■ I , ■ ■ ■ If HFS Launch / :k 1.0 r; ^^° 、 Cyclotron Frequency /0.8 ^ / ?仏2 0.6 Upper Hybrid I :IrH \ VResonance /[H0-4 CutofK、?、 / Cutoff ：\ V Second Harmonicy ^nnf I ■ ■0.0 0.5 1.0 1.5 2.0(0)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Design of the Transmission Lines for 140 GHz ECRH System on HL-2A[J]. 夏冬辉,周俊,饶军,黄梅,陆志鸿,王贺,陈罡宇,王超,卢波,庄革. Plasma Science and Technology. 2014(03)
[2]HL-2A装置电子回旋加热系统传输线机械设计[J]. 陈罡宇,周俊,黄梅,夏冬辉,饶军. 核聚变与等离子体物理. 2013(01)
[3]HL-2A装置电子回旋系统弧光探测器的改进[J]. 卢波,饶军,王明伟. 核聚变与等离子体物理. 2010(04)
[4]HL-2A装置ECRH系统的新天线设计[J]. 王超,周俊,曾建尔,陈罡宇,饶军. 核聚变与等离子体物理. 2010(04)
[5]我国新能源发展障碍与应对:全球现状评述[J]. 闫强,陈毓川,王安建,王高尚,于汶加,陈其慎. 地球学报. 2010(05)
[6]HL-2A装置ECRH系统传输效率的测量研究[J]. 王贺,陆志鸿,周俊,饶军,王超. 核聚变与等离子体物理. 2010(03)
[7]HL-2A装置2MW电子回旋共振加热系统研制[J]. 饶军,李波,周俊,姚列英,康自华,王明伟,李立,冯鲲,黄梅,陆志鸿,张劲松,李青,刘永. 核聚变与等离子体物理. 2009(04)
[8]A Polarizer with Sinusoidal Grooves in the Electron Cyclotron Resonance Heating System of the HL-2A Tokamak[J]. 张国庆,Kazunobu NAGASAKl,周俊,王贺,黄梅,陈罡宇,饶军. Plasma Science and Technology. 2009(05)
[9]HL-2A装置ECRH超导磁体磁场分布测量[J]. 白兴宇,黄梅,饶军. 核聚变与等离子体物理. 2008(02)
[10]HL-2A装置1MW电子回旋共振加热传输系统研制[J]. 周俊,陈罡宇,张劲松,饶军,宋绍栋,黄梅,刘永. 核聚变与等离子体物理. 2007(04)
博士论文
[1]回旋管电子光学系统的研究[D]. 王丽.电子科技大学 2006
本文编号：3243567
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3243567.html
