EAST刮削层中低杂波平行波数谱测量及实验研究
发布时间：2021-11-27 15:07
为了达到核聚变要求的温度并保证托卡马克的稳态运行,射频波和中性束注入已经成为等离子体辅助加热和非感应电流驱动必不可少的手段。大量的实验证明,在现有各种射频波电流驱动中,低杂波电流驱动（LHCD）驱动效率最高,特别适于产生长脉冲、中等规范化β的先进托卡马克所需的电流分布。但是,在许多托卡马克装置上都发现,在高密度等离子体实验条件下低杂波驱动效率比理论预期要低。目前已经提出了许多导致电流驱动效率降低的机制,并通过详细的建模工作进行了验证。最近的研究表明因参量衰变不稳定性或波散射导致的平行波数谱展宽可能是低杂波驱动效率反常下降的原因之一。目前,几乎所有的高密度低杂波电流驱动实验研究都是基于实验上频率谱测量诊断,然后通过理论计算得到波数谱,缺少直接的波数谱测量证据。本文首次在EAST托卡马克装置上发展8通道低杂波平行波数谱诊断测量系统,旨在直接测量低杂波从天线端口发射出来后首次在刮削层中传播时的平行波数。本文设计了射频磁探针阵列,射频磁探针的结构使其具有测量平行于背景磁场方向的低杂波波数分量k‖的能力。为了方便信号采集和避免“镜频干扰”问题的影响,本文设计了超外差式两级混频电路,将低杂波信号频...
【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】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１聚变反应截面随粒子动能的变化［３］??
ＴＥＸＴ丨１２１。丨ＴＥＲ??装置是目前国际上在建最大的托卡马克装置，由中国、欧盟、美国、日本、俄罗??斯和印度等七方共同建造［１３１。??ＥＡＳＴ?（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ）是由我国自主设计制??造的世界上第一个非圆截面全超导而且具有主动冷却结构的托卡马克核聚变实??验装置。ＥＡＳＴ采用丨ＴＥＲ－ｌｉｋｅ的等离子体位形和以射频（ＲＦ）波加热为主的方??案，旨在研究长脉冲稳态高约束模式下等离子体相关的物理和技术问题。图１．２??为ＥＡＳＴ托卡马克实验装置和ＩＴＥＲ示意图，表１．１对比了?ＥＡＳＴ和ＩＴＥＲ主要??的工程和等离子体参数。??＿，襲??图１．２?ＥＡＳＴ托卡马克实验装置［１°］及ＩＴＥＲ示意图ｌｌＷ??表１．１?ＥＡＳＴ与ＩＴＥＲ参数对比????ＥＡＳＴ?［ＴＥＲ???大半径（ｍ）?１．８５?８．１４??３??
?第一章绪论???子体放电的托卡马克核聚变装置［１７］。??１．?２?ＥＡＳＴ低杂波电流驱动系统??大量的实验证明，在现有各种射频波电流驱动中，低杂波电流驱动（Ｌｏｗｅｒ??ＨｙｂｒｉｄＣｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｅ，?ＬＨＣＤ）驱动效率最高，特别适于产生长脉冲、中等规范化??Ｐ的先进托卡马克所需的电流分布，是一种获得全电流等离子体电流驱动很好的??手段。??ＥＡＳＴ装置上低杂波系统的位置如图１．３所示。低杂波电流驱动系统主要由??以下几个部分组成：（１）产生大功率长脉冲微波的速调管微波源；（２）用以激励??速调管放大器的低功率微波电路；（３）为速调管提供电能的直流髙压电源：（４）??传输微波的矩形波导；（５）将微波耦合到等离子体的天线系统；（６）检测、控制??各路微波的功率、相位以及各种设备工作状态的监控系统；（７）冷却水系统。??ＬＨＣＤ??ｉ?训丨?＾??４、．从?Ｅ?Ｄ??■??Ｍ?ｉ．ｉｉｃｎ??ｌ：（?ＨＩ！?（２．４５＜；｜｜，）??（１４（Ｋ；Ｍ／）?＿！＇，、＇??４ＭＷ??图１．３?ＥＡＳＴ上的低杂波电流驱动系统分布俯视图??４．６ＧＨｚ低杂波电流驱动系统的结构示意图如图１．４所示。低功率微波源产??生的微波信号经过功率分配器分成２４路，然后输入到速调管放大器的输入腔，??用于激励速调管放大器；２４只速调管产生的约６ＭＷ微波功率，通过天线系统耦??合到等离子体中。水冷却系统将速调管管体、收集极和天线系统产生的热量带走，??以实现低杂波电流驱动系统的高功率稳态运行。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]EAST 2MW/2450MHz低杂波电流驱动系统综述[J]. 赵连敏,单家方,刘甫坤,贾华,王茂,刘亮,王晓洁,徐旵东,张长虹,李军,低杂波电流驱动小组. 核电子学与探测技术. 2009(05)
本文编号：3522531
【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】：128 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１聚变反应截面随粒子动能的变化［３］??
ＴＥＸＴ丨１２１。丨ＴＥＲ??装置是目前国际上在建最大的托卡马克装置，由中国、欧盟、美国、日本、俄罗??斯和印度等七方共同建造［１３１。??ＥＡＳＴ?（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ）是由我国自主设计制??造的世界上第一个非圆截面全超导而且具有主动冷却结构的托卡马克核聚变实??验装置。ＥＡＳＴ采用丨ＴＥＲ－ｌｉｋｅ的等离子体位形和以射频（ＲＦ）波加热为主的方??案，旨在研究长脉冲稳态高约束模式下等离子体相关的物理和技术问题。图１．２??为ＥＡＳＴ托卡马克实验装置和ＩＴＥＲ示意图，表１．１对比了?ＥＡＳＴ和ＩＴＥＲ主要??的工程和等离子体参数。??＿，襲??图１．２?ＥＡＳＴ托卡马克实验装置［１°］及ＩＴＥＲ示意图ｌｌＷ??表１．１?ＥＡＳＴ与ＩＴＥＲ参数对比????ＥＡＳＴ?［ＴＥＲ???大半径（ｍ）?１．８５?８．１４??３??
?第一章绪论???子体放电的托卡马克核聚变装置［１７］。??１．?２?ＥＡＳＴ低杂波电流驱动系统??大量的实验证明，在现有各种射频波电流驱动中，低杂波电流驱动（Ｌｏｗｅｒ??ＨｙｂｒｉｄＣｕｒｒｅｎｔｄｒｉｖｅ，?ＬＨＣＤ）驱动效率最高，特别适于产生长脉冲、中等规范化??Ｐ的先进托卡马克所需的电流分布，是一种获得全电流等离子体电流驱动很好的??手段。??ＥＡＳＴ装置上低杂波系统的位置如图１．３所示。低杂波电流驱动系统主要由??以下几个部分组成：（１）产生大功率长脉冲微波的速调管微波源；（２）用以激励??速调管放大器的低功率微波电路；（３）为速调管提供电能的直流髙压电源：（４）??传输微波的矩形波导；（５）将微波耦合到等离子体的天线系统；（６）检测、控制??各路微波的功率、相位以及各种设备工作状态的监控系统；（７）冷却水系统。??ＬＨＣＤ??ｉ?训丨?＾??４、．从?Ｅ?Ｄ??■??Ｍ?ｉ．ｉｉｃｎ??ｌ：（?ＨＩ！?（２．４５＜；｜｜，）??（１４（Ｋ；Ｍ／）?＿！＇，、＇??４ＭＷ??图１．３?ＥＡＳＴ上的低杂波电流驱动系统分布俯视图??４．６ＧＨｚ低杂波电流驱动系统的结构示意图如图１．４所示。低功率微波源产??生的微波信号经过功率分配器分成２４路，然后输入到速调管放大器的输入腔，??用于激励速调管放大器；２４只速调管产生的约６ＭＷ微波功率，通过天线系统耦??合到等离子体中。水冷却系统将速调管管体、收集极和天线系统产生的热量带走，??以实现低杂波电流驱动系统的高功率稳态运行。??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]EAST 2MW/2450MHz低杂波电流驱动系统综述[J]. 赵连敏,单家方,刘甫坤,贾华,王茂,刘亮,王晓洁,徐旵东,张长虹,李军,低杂波电流驱动小组. 核电子学与探测技术. 2009(05)
本文编号：3522531
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