【摘要】：等離子體是具有一定電阻率的良導體,可利用其電阻效應進行加熱。但等離子體的電阻率隨著溫度升高而降低,傳統(tǒng)歐姆加熱效率也隨等離子體電阻率降低而下降。為使等離子體達到10 ke V量級的聚變溫度,須在傳統(tǒng)歐姆加熱的基礎上使用輔助加熱。其中具有局域加熱性好、波與等離子體耦合簡單及天線遠離等離子體等優(yōu)點的電子回旋共振加熱(ECRH),已經(jīng)在磁約束核聚變裝置中得到廣泛應用。J-TEXT裝置為華中科技大學中型托卡馬克裝置,主要用于聚變?nèi)瞬诺呐囵B(yǎng)。為更好的在J-TEXT裝置開展相關領域研究,華中科技大學通過國際合作于2013年從英國卡拉姆實驗室引進6套總功率為1.2MW的ECRH系統(tǒng),并于2014年開始了系統(tǒng)重建工作。作為ECRH系統(tǒng)重要的組成部分,傳輸線和天線的主要作用是將回旋管輸出的高功率微波高效傳輸和注入等離子體中,并根據(jù)物理實驗要求改變波的入射角度和極化方式。本文主要工作是對J-TEXT裝置ECRH系統(tǒng)傳輸線整體分析、布局設計、搭建和準直首條傳輸線;對極化可控的天線系統(tǒng)進行設計;基于回旋管和傳輸線的打火保護需求,設計具有高可靠性的弧光探測器。本文簡要介紹了J-TEXT裝置ECRH系統(tǒng)微波傳輸原理,根據(jù)原理進一步對波導參數(shù)分析和材料選擇,對TE02-TE01、TE01-TE11、TE11-HE11模式變換器機械結構進行分析;根據(jù)現(xiàn)有托卡馬克裝置和ECRH大廳相對位置對傳輸線系統(tǒng)進行整體布局;完成一條長度約35米傳輸線系統(tǒng)的搭建和準直工作;基于回旋管和傳輸線系統(tǒng)對打火保護的需求,設計一套具有高可靠性的弧光探測保護器;并對其延時進行測試,經(jīng)過200次模擬打火測試,該弧光探測器最大延時3.2?s,平均延時2.8?s,滿足保護要求。利用波束在自由空間傳播的光學特性設計首套天線系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要部件包含可控極化鏡、橢球鏡和可控平面鏡;其中可控極化鏡用于改變微波的極化方式;橢球鏡用于波束的聚焦;可控平面鏡用于將極化和聚焦后的波束以不同的環(huán)向和極向角注入等離子體。通過對天線系統(tǒng)進行組裝、測試和標定,根據(jù)實驗結果和設計參數(shù)進行交叉對比,驗證了該天線的可行性和準確性。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL631.24

【參考文獻】

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2 閆強;陳毓川;王安建;王高尚;于汶加;陳其慎;;我國新能源發(fā)展障礙與應對:全球現(xiàn)狀評述[J];地球學報;2010年05期

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本文編號：2797618