ITER离子回旋加热天线高性能微波滑动电接触关键技术研究
发布时间：2021-12-10 17:15
ICRH加热是托卡马克等离子体加热的重要手段之一,在ITER装置上共设计有两套ICRH天线并为ITER等离子体提供40MW的总加热功率。为了提高ICRH天线的可维护性以及吸收运行过程中微波导体热膨胀,在真空传输线上设计了多处柔性连接的微波滑动电接触。在ITER ICRH微波滑动电接触运行之前,整个部件需要同ITER其他内部部件一起进行长时间的250℃高温烘烤出气。其中一处微波滑动电接触设计电流达2 kA,最大电流密度4.6 kA/m,巨大的电流密度在运行过程中带来严重的热沉积造成电接触熔毁。在过去的十年间,法国CEA针对ITER ICRH微波滑动电接触运行要求进行了长期的实验研究,已经达到2 kA、600s的运行,但离ITER要求的2 kA、1200s运行仍有很大差距。为了指导ITERICRH微波滑动电接触的研发,本文从微波滑动电接触损伤机制到合理电接触材料选择进行了系统研究。首先,升级TITAN微波测试平台并选用改进型瑞士商用电接触LA-CUT作为测试原型件开展微波载流测试。基于材料表征研究,证实了基材向电接触功能镀层的扩散现象。依据微波滑动电接触真实运行条件,建立微波滑动电接触传热...
【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】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１聚变反应在不同温度下的反应截面??
?托卡马克概念由前苏联在上世纪５０年代提出。２０世纪６０年代库尔恰托夫研宄所??建成世界上首个托卡马克装置Ｔ－３。托卡马克装置的主要结构如图１．２所示，托卡马??克主体结构是由磁体线圈包绕环形真空室而成［６］。磁体线圈主要包括纵场ＴＦ以及极??向场ＰＦ，其中ＴＦ主要用于约束等离子体，极向场ＰＦ起到激发、加热以及控制等离??子体的作用。ＰＦ、ＴＦ产生的磁场在真空室内相互交织叠加成螺旋形磁场来控制等离??子体的产生和运行。??ｉｎｎｅｒ?ｐｏｉｏｉｄａｉ??ｍａｇｎｅｔｋ?ｆｉｅｌｄ?ｃｏｉｌｓ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｏｕｔｅｒ?ｐｏｌｏｉｄａｌ??ｗ?ｃｏｉｌｓ??卿??＾？＇ｃ?ｆｉｅｌｄ??图１．２托卡马克主体结构原理图??１９６８年前苏联科学家报告了在Ｔ－３上取得的最新实验结果。在Ｔ－３上实现了电子??温度达到ＩｋｅＶ?（千电子伏）、离子温度达到０．５ｋｅＶ的等离子体放电。这一消息随后激??发了国际聚变研宄界建设和研宄托卡马克装置的热潮，并随后建设了上百个不同尺寸??的托卡马克装置，极大的推动了受控核聚变的发展。７０年代中期，继第一代托卡马克??装置取得的成功经验后，各国陆续建造了一批大、中型托卡马克装置，主要包括美国??的ＤＩＩＩ－Ｄ、ＴＦＴＲ，英国的ＪＥＴ，德国的ＡＳＤＥＸ－Ｕ、法国的Ｔｏｒｅ－Ｓｕｐｒａ以及日本的ＪＴ－６０Ｕ??等装置。并且，多个装置采用非圆截面概念来改善磁流体稳定性以及控制杂质。在ＪＥＴ??装置上获得了最大１６．１ＭＷ能量输出，以及最高等离子体电流７ＭＡ的世界纪录，在??日本的ＪＴ－６０Ｕ托卡马克实验装置上
低杂波加热系统（ＬＨＣＤ）以及中性束加热系统（ＮＢＩ）。其中两套ＩＣＲＨ系统将在ＩＴＥＲ??上应用，能在稳态运行（３６００ｓ）条件下为ＩＴＥＲ等离子体提供４０ＭＷ?（４０－５５Ｈｚ）的??加热功率［１０，?１１］。如图１．３所示，每套ＩＴＥＲ?ＩＣＲＨ系统都被设计成高度集成的窗口??插件形式，以便于在ＩＴＥＲ上进行安装，每套天线的重量大约４５吨［１１］。为了便于装??配与维护，每个天线插件被设计成对称的２Ｘ２阵列结构。天线上最靠近等离子体的??部分称为前端模块（ＦＭ），主要作用是将微波能量耦合进等离子体。在每个天线插件??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]ITER超导磁体设计与制备中的若干关键力学问题[J]. 周又和,王省哲. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(12)
[2]45钢Ni-P/SiC化学复合镀层结合力初探[J]. 杨贵荣,马颖,张旭明,郝远. 材料保护. 2009(07)
[3]金刚石涂层的纳米压痕力学性能研究[J]. 卢文壮,左敦稳,任卫涛,杨春,徐锋,王珉. 人工晶体学报. 2009(01)
[4]试验力选择对维氏硬度值的影响[J]. 白新房,张小明,陈绍楷. 理化检验(物理分册). 2007(11)
[5]电镀铬层纳米结构及其热稳定性研究[J]. 王斐霏,任瑞铭,陈春焕,寇堂善. 中国表面工程. 2007(03)
[6]Al2O3/3wt%TiO2爆炸喷涂层的纳米压痕力学特性[J]. 翟长生,杨力,王俊,赵文明,孙宝德. 航空材料学报. 2005(02)
[7]划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度[J]. 冯爱新,张永康,谢华琨,范真. 江苏大学学报(自然科学版). 2003(02)
[8]划痕试验法对特殊薄膜系结合力的检测与评价[J]. 华敏奇,袁振海. 分析测试技术与仪器. 2002(04)
[9]银-锑合金电镀工艺研究[J]. 汤智慧,李斌,张晓云,刘明辉,孙志华. 航空材料学报. 2000(03)
本文编号：3533057
【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】：124 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１聚变反应在不同温度下的反应截面??
?托卡马克概念由前苏联在上世纪５０年代提出。２０世纪６０年代库尔恰托夫研宄所??建成世界上首个托卡马克装置Ｔ－３。托卡马克装置的主要结构如图１．２所示，托卡马??克主体结构是由磁体线圈包绕环形真空室而成［６］。磁体线圈主要包括纵场ＴＦ以及极??向场ＰＦ，其中ＴＦ主要用于约束等离子体，极向场ＰＦ起到激发、加热以及控制等离??子体的作用。ＰＦ、ＴＦ产生的磁场在真空室内相互交织叠加成螺旋形磁场来控制等离??子体的产生和运行。??ｉｎｎｅｒ?ｐｏｉｏｉｄａｉ??ｍａｇｎｅｔｋ?ｆｉｅｌｄ?ｃｏｉｌｓ?ｃｕｒｒｅｎｔ?ｏｕｔｅｒ?ｐｏｌｏｉｄａｌ??ｗ?ｃｏｉｌｓ??卿??＾？＇ｃ?ｆｉｅｌｄ??图１．２托卡马克主体结构原理图??１９６８年前苏联科学家报告了在Ｔ－３上取得的最新实验结果。在Ｔ－３上实现了电子??温度达到ＩｋｅＶ?（千电子伏）、离子温度达到０．５ｋｅＶ的等离子体放电。这一消息随后激??发了国际聚变研宄界建设和研宄托卡马克装置的热潮，并随后建设了上百个不同尺寸??的托卡马克装置，极大的推动了受控核聚变的发展。７０年代中期，继第一代托卡马克??装置取得的成功经验后，各国陆续建造了一批大、中型托卡马克装置，主要包括美国??的ＤＩＩＩ－Ｄ、ＴＦＴＲ，英国的ＪＥＴ，德国的ＡＳＤＥＸ－Ｕ、法国的Ｔｏｒｅ－Ｓｕｐｒａ以及日本的ＪＴ－６０Ｕ??等装置。并且，多个装置采用非圆截面概念来改善磁流体稳定性以及控制杂质。在ＪＥＴ??装置上获得了最大１６．１ＭＷ能量输出，以及最高等离子体电流７ＭＡ的世界纪录，在??日本的ＪＴ－６０Ｕ托卡马克实验装置上
低杂波加热系统（ＬＨＣＤ）以及中性束加热系统（ＮＢＩ）。其中两套ＩＣＲＨ系统将在ＩＴＥＲ??上应用，能在稳态运行（３６００ｓ）条件下为ＩＴＥＲ等离子体提供４０ＭＷ?（４０－５５Ｈｚ）的??加热功率［１０，?１１］。如图１．３所示，每套ＩＴＥＲ?ＩＣＲＨ系统都被设计成高度集成的窗口??插件形式，以便于在ＩＴＥＲ上进行安装，每套天线的重量大约４５吨［１１］。为了便于装??配与维护，每个天线插件被设计成对称的２Ｘ２阵列结构。天线上最靠近等离子体的??部分称为前端模块（ＦＭ），主要作用是将微波能量耦合进等离子体。在每个天线插件??４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]ITER超导磁体设计与制备中的若干关键力学问题[J]. 周又和,王省哲. 中国科学:物理学 力学 天文学. 2013(12)
[2]45钢Ni-P/SiC化学复合镀层结合力初探[J]. 杨贵荣,马颖,张旭明,郝远. 材料保护. 2009(07)
[3]金刚石涂层的纳米压痕力学性能研究[J]. 卢文壮,左敦稳,任卫涛,杨春,徐锋,王珉. 人工晶体学报. 2009(01)
[4]试验力选择对维氏硬度值的影响[J]. 白新房,张小明,陈绍楷. 理化检验(物理分册). 2007(11)
[5]电镀铬层纳米结构及其热稳定性研究[J]. 王斐霏,任瑞铭,陈春焕,寇堂善. 中国表面工程. 2007(03)
[6]Al2O3/3wt%TiO2爆炸喷涂层的纳米压痕力学特性[J]. 翟长生,杨力,王俊,赵文明,孙宝德. 航空材料学报. 2005(02)
[7]划痕试验法表征薄膜涂层界面结合强度[J]. 冯爱新,张永康,谢华琨,范真. 江苏大学学报(自然科学版). 2003(02)
[8]划痕试验法对特殊薄膜系结合力的检测与评价[J]. 华敏奇,袁振海. 分析测试技术与仪器. 2002(04)
[9]银-锑合金电镀工艺研究[J]. 汤智慧,李斌,张晓云,刘明辉,孙志华. 航空材料学报. 2000(03)
本文编号：3533057
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