【摘要】：在聚變等離子體物理研究領(lǐng)域,離子溫度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度是十分重要的物理重要參數(shù),它們對(duì)于研究等離子體約束、能量輸運(yùn)、動(dòng)量輸運(yùn)及雜質(zhì)輸運(yùn)有十分重要的意義。這些參數(shù)的獲得需要相關(guān)診斷技術(shù),其中電荷交換復(fù)合光譜(CXRS)被認(rèn)為是最有效的技術(shù)之一。J-TEXT實(shí)驗(yàn)室目前正在建設(shè)一套基于診斷中性束注入(DNB)的電荷交換復(fù)合光譜系統(tǒng),用于診斷等離子體的離子溫度剖面與轉(zhuǎn)動(dòng)速度剖面�；诖讼到y(tǒng)可大幅提高J-TEXT托卡馬克的診斷能力。本文系統(tǒng)分析了DNB離子源放電參數(shù)對(duì)其產(chǎn)生的等離子體參數(shù)的影響,利用光譜技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)束參數(shù)的測(cè)量,為保障DNB系統(tǒng)的高參數(shù)穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。J-TEXT DNB系統(tǒng)的離子源是熱陰極離子源,離子源的工作參數(shù)(放電氣壓、燈絲電壓和弧電壓)會(huì)影響等離子體密度和電子溫度,從而影響弧流強(qiáng)度和電離產(chǎn)物,進(jìn)而決定中性束流強(qiáng)和束能量成分的比例。放電氣壓越大、燈絲電壓越高、弧電壓越高得到的弧流越大,但是提高的放電氣壓會(huì)造成電子溫度的降低。通過(guò)調(diào)整離子源工作參數(shù)進(jìn)行起弧實(shí)驗(yàn)并用雙線法測(cè)量電子溫度,得到了比較合適的離子源工作參數(shù)參數(shù):放電氣壓0.27Pa,燈絲電壓11V,空載弧壓250V。為了進(jìn)一步分析離子源的工作狀態(tài),本文搭建了一套多通道多普勒頻移光譜(DFSS)系統(tǒng)。通過(guò)DFSS能計(jì)算多個(gè)中性束流參數(shù):由多普勒頻移效應(yīng)測(cè)量中性束能量成分及其分布,由外推法反演測(cè)量束流徑向密度分布,由1/e譜線展寬和幾何法測(cè)量束散度。在24kV加速電壓下,得到的初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果:全能量成分比例約為10%,加速極后2m處束流直徑為8.1cm,束流散角約為3.3°。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明DFSS系統(tǒng)能夠滿足實(shí)時(shí)檢測(cè)中性束流品質(zhì)的要求,為CXRS分析提供參考。
【圖文】：

圖 2-1 DNB 束源系統(tǒng)1）離子源，DNB系統(tǒng)離子源采用的是多磁極會(huì)切熱陰極離子源，主體產(chǎn)生和引出兩大部分。通過(guò)工作氣體放電形成等離子體，然后通過(guò)多離子引出，，并在加速過(guò)程中聚焦成所需光學(xué)特性的離子束。2）中性化室，利用離子源輸出的順流氣體作轉(zhuǎn)換靶（通過(guò)補(bǔ)氣和低性化室氣壓），將高能離子中性化。它是一個(gè)緊接加速電極、長(zhǎng)約一，采用去離子水冷卻。3）偏轉(zhuǎn)磁鐵和離子吞食器，偏轉(zhuǎn)磁鐵的作用是將經(jīng)過(guò)中性化室后未化室中再電離產(chǎn)生的帶電粒子泄放到的水冷吸收靶上，防止帶電離子進(jìn)入托克馬克。4）束流限制器，在DNB束流系統(tǒng)的束線上設(shè)置有多個(gè)束流限制器，其徑及散角；在主真空室與漂移管道間形成氣壓的梯度分布，形成有利壓環(huán)境。

主抽氣系統(tǒng)采用抽速為610 L/s的低溫泵，前級(jí)抽和機(jī)械泵。B 電源系統(tǒng)統(tǒng)如圖2-2所示，主要包括9套子電源系統(tǒng)，下面分別進(jìn)行簡(jiǎn)要弧和緩沖器電源的電路拓?fù)涫且恢碌�，如圖2-3所示，它們的經(jīng)不控整流，Buck調(diào)壓，有源逆變，隔離變壓器高壓隔離和出。這6套電源正常工作時(shí)均懸浮在加速極電壓上，懸浮電位用隔離變壓器進(jìn)行高壓隔離。源最大輸出電壓為12V，輸出電流為160～180A，它的作用是始的熱電子。為了防止冷燈絲因電阻過(guò)小出現(xiàn)過(guò)流，燈絲電工作電壓，使燈絲電阻逐漸因發(fā)熱變大，保證燈絲電流不會(huì)在弧電壓脈沖加上之前，燈絲達(dá)到足夠的溫度能夠發(fā)射足夠的弧流。電壓上升時(shí)間為6s。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

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