電子回旋共振加熱（ECRH）具有耦合效率高、局域性好及調(diào)節(jié)靈活等諸多技術(shù)優(yōu)勢(shì),是聚變等離子體的重要加熱方法之一,廣泛應(yīng)用于等離子體電流剖面控制、磁流體不穩(wěn)定性控制及等離子體輔助啟動(dòng)等。本文以EAST裝置正在建設(shè)的140GHz/4MW/100s ECRH系統(tǒng)傳輸線技術(shù)需求為背景,開(kāi)展高功率毫米波高效傳輸、功率耦合檢測(cè)、波極化狀態(tài)調(diào)控及終端功率吸收等關(guān)鍵技術(shù)研究。EAST ECRH系統(tǒng)采用過(guò)模波紋圓波導(dǎo)將回旋管輸出的兆瓦級(jí)毫米波功率傳輸至天線,論文首先進(jìn)行波紋圓波導(dǎo)導(dǎo)波理論分析,討論周期槽紋邊界條件下電磁波的傳輸特性及波導(dǎo)內(nèi)混合模集合和線極化模式集的場(chǎng)表達(dá)式,并對(duì)模式特征值進(jìn)行求解。在導(dǎo)波理論分析基礎(chǔ)上,進(jìn)行傳輸線所需波紋圓波導(dǎo)參數(shù)設(shè)計(jì),并對(duì)所設(shè)計(jì)波導(dǎo)的傳輸損耗及端口輻射特性進(jìn)行計(jì)算。過(guò)模波導(dǎo)在非理想準(zhǔn)直情況下極易發(fā)生模式轉(zhuǎn)換,論文利用模式匹配法詳細(xì)分析了波紋圓波導(dǎo)傳輸線中模式轉(zhuǎn)換機(jī)理,定量給出模式轉(zhuǎn)換損耗與傳輸線準(zhǔn)直特性關(guān)系。發(fā)展了基于相位重構(gòu)法的波導(dǎo)端口模式純度檢測(cè)方法,可用于對(duì)ECRH傳輸線準(zhǔn)直狀態(tài)進(jìn)行精確評(píng)估與校正。ECRH實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)需對(duì)波源的輸出功率進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),以保障回旋管運(yùn)行... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：128 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 核能與磁約束聚變
    1.2 磁約束聚變與電子回旋加熱
    1.3 電子回旋加熱傳輸線介紹
    1.4 EAST電子回旋加熱系統(tǒng)
    1.5 論文的研究意義及主要內(nèi)容
        1.5.1 論文研究意義
        1.5.2 論文主要內(nèi)容
第二章 電子回旋加熱傳輸波導(dǎo)分析設(shè)計(jì)
    2.1 波紋圓波導(dǎo)電磁波傳輸特性分析
    2.2 波紋圓波導(dǎo)線極化模式集
    2.3 EAST電子回旋加熱波紋圓波導(dǎo)設(shè)計(jì)
        2.3.1 波導(dǎo)參數(shù)設(shè)計(jì)
        2.3.2 波導(dǎo)傳輸壁損耗
        2.3.3 波導(dǎo)端口輻射性能
    2.4 波紋圓波導(dǎo)件加工
    2.5 本章小結(jié)
第三章 電子回旋加熱傳輸線模式轉(zhuǎn)換損耗分析與檢測(cè)技術(shù)研究
    3.1 模式匹配法原理
    3.2 電子回旋加熱傳輸線模式轉(zhuǎn)換損耗分析
        3.2.1 波源與波導(dǎo)對(duì)接模式轉(zhuǎn)換損耗
        3.2.2 波導(dǎo)軸向彎曲及徑向偏差模式轉(zhuǎn)換損耗
        3.2.3 波導(dǎo)間隙模式轉(zhuǎn)換損耗
        3.2.4 換向波導(dǎo)內(nèi)模式轉(zhuǎn)換損耗
    3.3 波導(dǎo)端口模式組成檢測(cè)分析方法
        3.3.1 基本原理
        3.3.2 相位重構(gòu)算法
        3.3.3 模式分析程序與模擬驗(yàn)證
    3.4 本章小結(jié)
第四章 電子回旋加熱傳輸功率監(jiān)測(cè)技術(shù)研究
    4.1 波導(dǎo)定向耦合器理論
    4.2 波紋圓波導(dǎo)定向耦合器設(shè)計(jì)
        4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及指標(biāo)確定
        4.2.2 耦合形式及副波導(dǎo)尺寸設(shè)計(jì)
        4.2.3 單孔耦合特性分析
        4.2.4 多孔耦合陣列設(shè)計(jì)
    4.3 定向耦合器加工
    4.4 本章小結(jié)
第五章 電子回旋波極化控制與模式耦合特性研究
    5.1 極化需求原理分析
    5.2 槽紋極化鏡面設(shè)計(jì)
        5.2.1 槽紋極化鏡原理分析
        5.2.2 光柵衍射理論及計(jì)算方法
        5.2.3 槽紋極化鏡相位差函數(shù)求解
    5.3 極化鏡加工與性能測(cè)試
    5.4 模式耦合控制程序研究
        5.4.1 EAST電子回旋加熱系統(tǒng)極化需求分析
        5.4.2 模式耦合控制程序編寫(xiě)與驗(yàn)證
    5.5 本章小結(jié)
第六章 高功率毫米波吸收技術(shù)研究
    6.1 微波負(fù)載分類
    6.2 兆瓦級(jí)水負(fù)載設(shè)計(jì)
        6.2.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.2 散射錐鏡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        6.2.3 涂層材料設(shè)計(jì)
        6.2.4 水冷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    6.3 本章小結(jié)
第七章 論文總結(jié)及展望
    7.1 論文的總結(jié)
    7.2 論文創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Development and Preliminary Commissioning Results of a Long Pulse 140 GHz ECRH System on EAST Tokamak（Invited）[J]. 徐旵東,王曉潔,劉甫坤,張健,黃懿赟,單家方,吳大俊,胡懷傳,李波,李妙輝,楊永,馮建強(qiáng),徐偉業(yè),湯允迎,韋維,徐立清,劉永,趙海林,J.LOHR,Y.A.GORELOV,J.P.ANDERSON,馬文東,吳則革,王健,張立元,郭斐,孫浩章,閆新勝,EAST Team.  Plasma Science and Technology. 2016(04)
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[4]新型大功率水負(fù)載的微波和流體設(shè)計(jì)[J]. 劉亮,單家方,劉甫坤,匡光力.  微波學(xué)報(bào). 2008(06)
[5]波紋圓波導(dǎo)電磁特性的綜合分析[J]. 韓天成,許福永.  微波學(xué)報(bào). 2008(02)
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博士論文
[1]HL-2M裝置電子回旋共振加熱傳輸系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 夏冬輝.華中科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]J-TEXT裝置ECRH微波傳輸及天線系統(tǒng)研究[D]. 孫道磊.華中科技大學(xué) 2016
[2]用于高功率微波測(cè)量的孔耦合定向耦合器研究與設(shè)計(jì)[D]. 曹乃勝.電子科技大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3457421