HL-1M装置等离子体与ICRH发射天线的相互作用

ICRH实验的一个比较突出的问题就是杂质。杂质的产生与ICRH发射天线同等离子体的相互作用和RF脉冲的发射有着不可忽视的联系。对HL－1M装置的ICRH发射天线在两年多实验中的变化作了简要的介绍和讨论，并对今后ICRH发射天线的设计提出了一些建议。     

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采用等离子体分层模型,利用WKB近似研究了离子回旋共振加热(ICRH)天线发射谱n||对离子回旋波在托卡马克等离子体的表面功率反射系数、吸收衰减的影响,数值模拟了不同天线发射谱n||条件下快波少数离子加热的效果.模拟结果表明,当其它实验参数一定时,ICRH天线发射合适的n||能提高天线与等离子体的耦合效率,增强少数离子加热的效果.     

HL-2A装置LHCD多节发射天线阵波谱的数值计算与分析

即将在HL-2A装置上使用的LHCD实验的天线是原来在HL-1M装置上使用并经过改进的天线。我们对多节发射天线阵各子波导间的相位、各主波导的反射系数和驻波比等参数进行了测量。本文介绍了对多节发射天线阵的各子波导间相差，主波导电压驻波比等参数的测量，及用这些值与理论值计算波谱的结果进行了比较，从而对天线系统有一个正确的认识和评价。这些测量无疑对将来的天线设计和在HL-2A装置上进行LHCD实验分析都是十分有益的。     

HL-1M装置的ICRH系统

介绍了HL－1M装置的ICRH系统的主要性能指标。调试获得了频率28－36MHz、脉宽40－60ms、0．8MW的输出功率。测试了RF天线的频率特征。ICRH系统已在HL－1M装置上运动，并获取了初步的实验结果。     

HL-2A装置LHCD天线波谱测量与数值计算

用网络分析仪对HL-2A装置LHCD天线阵列子波导间的相位差,子波导间的相对功率和各主波导的电压驻波比等参数进行了测量。用测量值代入程序计算得到的波谱与理论计算的结果进行比较,表明天线发射的波谱与数值计算基本一致,能满足将要在HL-2A进行的LHCD实验。     

托卡马克中ICRH天线的优化设计

采用等离子体平板模型和三维天线模型数值模拟了托卡马克中ICRH天线与等离子体的耦合过程, 模拟结果表明在其它实验条件相同的条件下,与反对称电流和馈线端长度短的天线相比,对称电流分布和馈线端长度长的发射天线可获得更有效的功率耦合。     

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采用三支节液态调配器使离子回旋加热(ICRH)天线系统达到阻抗匹配,在阻抗匹配的条件下结合频率调制技术来减小由天线输入阻抗变化所引起的反射功率。数值模拟了频率调制前后天线负载与反射系数的变化关系,用来验证频率调制对ICRH天线中阻抗匹配装置的影响。模拟结果表明:三支节液态调配器结合频率调制方法,能更好地降低天线传输系统的反射系数,使得发射机的功率通过天线辐射更加有效地耦合到等离子体中去。     

HL-2M中性束低温泵管路的流阻计算

中性束注入是HL-2M装置最有效的辅助加热方式之一,而中性束低温泵是为了保证整个中性束系统能够工作在更好的状态。分别用解析计算和Flowmaster数值计算方法对HL-2M中性束低温泵管线的流阻进行了计算,并对两种计算结果进行了比较,为HL-2M低温系统的设计提供一定的依据。     

频率调制对ICRH 天线阻抗匹配的影响研究

采用三支节液态调配器使离子回旋加热(ICRH)天线系统达到阻抗匹配,在阻抗匹配的条件下结合频率调制技术来减小由天线输入阻抗变化所引起的反射功率。数值模拟了频率调制前后天线负载与反射系数的变化关系,用来验证频率调制对ICRH 天线中阻抗匹配装置的影响。模拟结果表明：三支节液态调配器结合频率调制方法,能更好地降低天线传输系统的反射系数,使得发射机的功率通过天线辐射更加有效地耦合到等离子体中去。     

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采用数值模拟方法研究了EAST低杂波天线的耦合特性。基于二维线性耦合理论,计算了天线功率反射系数和方向性系数与等离子体参数的关系,分析了无源波导对天线耦合性能的影响,并给出了不同参数下天线的功率谱。结果表明,无源波导使天线的方向性略有下降,但减小了天线的功率反射系数,这有利于天线与等离子体的耦合。     

离子回旋波射线轨迹分析

运用离子回旋共振加热天线耦合模型,并采用波束分解的方法设定每一波束的初始条件,用射线轨迹方法计算了离子回旋波在等离子体中的功率沉积。用这种方法只需较少的射线波束,就能给出较精确的计算结果。     

离子回旋共振加热的耦合计算

托卡马克离子中回旋共振加热（ＩＣＲＨ）的平板模型在计算沿极向尺度较长的天线时误差较大，针对这一问题提出了一种将天线进行分段处理的改进算法，该算法提高了计算精度，计算结果表明，天线越长，改进算法的计算精度改善越明显。     

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现有的法拉第屏蔽(FS)冷却结构无法满足未来EAST长脉冲稳态运行的要求,需要进行优化改进.通过理论和数值模拟方法,对FS原有冷却结构进行了优化设计,并获得了改进后FS冷却管道的流速和压力分布.通过比较不同进口条件下FS流体压降和结构温度分布情况,获得了适合优化后FS结构运行的流动参数,为未来ICRH天线FS的运行提供了理论指导.     

The Effect of a Poloidal Phase Difference on the Asymmetry of the Coupling Characteristics of an ICRH Antenna

The coupling asymmetry characteristics of an ion cyclotron resonance heating (ICRH) antenna consisting of two poloidal aligned straps are studied for a JET‐type tokamak. The model used combines a three‐dimensional (3‐D) planar, cold‐plasma, single pass antenna‐plasma coupling code with any phase difference between the current straps, which takes into account the feeders' current and phase difference effects. The result shows that the asymmetry of radiated energy in poloidal direction can be controlled through changing the phase difference of the antenna straps, and when the phase difference equals to π, the asymmetry tends to become most pronounced (© 2011 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

EAST ICRH天线法拉第屏蔽冷却结构优化

现有的法拉第屏蔽(FS)冷却结构无法满足未来EAST 长脉冲稳态运行的要求,需要进行优化改进。通过理论和数值模拟方法,对FS原有冷却结构进行了优化设计,并获得了改进后FS冷却管道的流速和压力分布。通过比较不同进口条件下FS流体压降和结构温度分布情况,获得了适合优化后FS结构运行的流动参数,为未来ICRH天线FS的运行提供了理论指导。     

ICRH Antenna Array Analysis and Resulting Problem of Generator Matching

A model for arrays of ion cyclotron resonance heating (ICRH) antennae is presented, each antenna being fed by a separate generator with its own tuning system. In view of wave spectrum shaping, arbitrary phasing is introduced between the generators. The array is analyzed in quasi-TEM modes, and its equivalent impedance matrix is derived. In the case of an antenna pair, we study the matching of both generators, which becomes quite involved due to the strong coupling between antennae, and we investigate the consequences of tuning errors on the whole system.     

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介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。     

EAST装置离子回旋加热天线电流带热结构分析

介绍了EAST装置新型离子回旋加热(ICRH)天线电流带的设计结构。通过对电流带实际工况的计算得出电流带的工作温度分布,以此来模拟实际工作条件下电流带的热载荷承受能力以及对电流带结构的影响。论证了在实际工况热载荷条件(0.2MW)下,电流带辐射面温度及电流带整体结构强度满足设计要求。     

EAST离子回旋加热天线传输线结构设计

阐述了EAST离子回旋加热天线传输线的结构设计。用有限元的方法对EAST离子回旋加热天线传输线内导体结构进行了分析,获得了内导体的受力情况。根据内导体的受力情况适当加大波纹管厚度和设计内导体支撑,通过ANSYS分析优化确定了波纹管的厚度和内导体布置的位置。此外,还计算了传输线的热损耗、热变形、电压驻波系数和最大功率容量,计算结果进一步验证了传输线结构的可行性。