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HL-2A装置1MW/68GHz/1s电子回旋共振加热传输系统有两条传输线，每条传输线包括波纹波导、换向波导和直流隔离器。HE11模式微波在波导中传输，微波损失小且模式纯度高。用激光校准及用热敏纸测量短脉冲微波模式分布的手段确保传输线的准直性。传输线的倾斜角度小于0.0054rad。     

HL-2A装置电子回旋传输系统

近年来，电子回旋共振加热和驱动在许多装置上得到应用，例如：Tore Supra。JT-60U和Heliotron J，与其它加热和驱动方法相比，它具有以下优点。电子回旋波能以能量集中的高斯模式注入，产生高度集中的功率沉积，能进行理想的MHD不稳定性控制。     

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应用准光学原理设计了HL-2A装置电子回旋共振加热(ECRH)系统新的集束天线,该天线能使4束68GHz/500kW/1s电子回旋波通过椭球镜聚焦和平面镜的反射,从一个直径350mm装置窗口同时注入托卡马克,对等离子体实现加热。根据基模高斯束的传播原理得出,在装置环向横截面中心处单条波束的功率密度为158MW•m-2,功率密度降为中心密度的1/e2的半径为31.7mm,微波束经过镜面聚焦和反射产生的欧姆损失和衍射损失分别为0.27%和0.64%。利用有限元分析软件Ansys对镜面进行热分析得到,在1s脉冲载荷下最大镜面温升仅为0.47℃,镜面可以自然冷却。     

HL-2A装置低杂波天线3-dB功分器设计

基于微波奇偶模理论、叠加原理和阻抗匹配理论分析设计了3-dB功率分配器的结构参数,使用高频电磁场仿真软件HFSS进行结构仿真和参数优化,得到了最优结果：输入端口1的反射损耗RL=-41.42dB;1和4端口的隔离度Iso=-44.86dB;输出端口2、3的功分度为-3.02 dB和-3.01 dB;输入驻波比VSWR=1.017。     

HL-2A装置低杂波天线TE10模过渡段设计

介绍了将 3-dB 功率分配器、模式转化器、耦合器、水负载等常规波导器件发展为单元模块集成部件的基于 PAM 概念的新一代低杂波天线,利用耦合模理论分析设计了TE10 模过渡段的结构参数,使用高频电磁场仿真软件 HFSS 进行结构仿真和参数优化,得到了过渡段长度为 370mm,驻波比为 1.0012、反射损耗为-65....     

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基于微波奇偶模理论、叠加原理和阻抗匹配理论分析设计了3-dB功率分配器的结构参数,使用高频电磁场仿真软件HFSS进行结构仿真和参数优化,得到了最优结果：输入端口1的反射损耗RL=-41.42dB;1和4端口的隔离度Iso=-44.86dB;输出端口2、3的功分度为-3.02 dB和-3.01 dB;输入驻波比VSWR=1.017。     

HL-2A装置ECRH系统的新天线设计

Using the principle of quasi-optic, the new antenna of the electron cyclotron resonant heating(ECRH) system on the tokamak HL-2A has been designed. After being focused by the elliptical mirror and reflected by the plane mirror, 4 68GHz/500kW/1s electron cyclotron wave beams would be injected into the tokamak from one Æ350mm port to accomplish heating to the plasma. Based on the propagating theory of the fundamental Gaussian beam, it is gotten that at the centre of the cross section of the tokamak, the power density of each beam is 158MW•m^-2, and the power density radius, which means that the power density is reduced by a factor 1/e² compared to the power density at the centre of the beam, is 31.7mm. On the mirror, due to the focusing and reflecting, the ohmic loss and diffraction loss of the microwave beams are 0.27% and 0.64%, respectively. By the finite element analysis software ANSYS, some thermal analysis of the mirror have been done. The result shows that the highest temperature increase would be only 0.47℃ under 1s pulse load, so there is no need of any cooling.     

HL-2M 装置电子回旋共振加热及电流驱动系统设计与研制进展

根据 HL-2M 装置物理实验加热的需求,完成了总功率为 8MW 的电子回旋共振加热及电流驱动 (ECRH/ECCD)系统设计,开展了波源、传输及天线等关键部件研制。8MW ECRH/ECCD 系统,由 8 套 105GHz/  1MW/3s 波源系统、8 条内径为 63.5mm 的真空传输线及三套极向实时可控的发射天线构成。目前,已完成 ECRH/ECCD 系统关键部件研制及其相关的桌面与高功率性能测试。测试结果表明,微波源回旋管输出微波功率 达到1MW/3s,在真空度为 10^‒2Pa 的过模波纹圆波导传输线中能低耗稳定传输,发射天线极向全量程角度转动响 应时间在 50ms 以内。      

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HL-2A装置的1MW低杂波电流驱动系统在单只速调管的条件下进行了系统的工程调试。建立了低杂波真空系统,天线真空度为2.3Pa,传输系统真空度为4.30×102Pa,天线对装置的漏率为1.675×10-4Pa?m3.s-1。采用低真空条件下充气的方法提高了系统的功率传输能力,有效地降低和避免了打火情况的发生,初步分析了低杂波系统的真空性能以及对HL-2A装置真空的影响。     

HL-2A装置低杂波系统真空性能分析

低杂波电流驱动系统在2004年经过改造完成了重建工作，并在HL-2A装置上用单只速调管输出300～400kW的微波功率系统进行了工程调试。针对大功率微波的传输和发射，微波的局部打火和拉弧，低杂波传输线和天线作了相应的技术改造，设计了相对独立的真空系统，具备了抽气和充气的能力。