HL-2A装置低杂波保护系统研制

1995年以来在HL-1M装置上成功地进行了LHCD实验，取得了丰硕的成果。2004年的LHCD实验是在HL-1M装置基础上改进的HL-2A装置上进行的。保护系统的优化是LHCD系统提高与完善的重要内容之一。LHCD微波功率传输系统的波导天线内部拉弧打火探测及其保护系统，微波功率输出系统速调管的管体电流定量测量及其保护系统都是本年度实验的重要项目。     

HL-2A装置低杂波保护系统实时性能分析

1引言 在单只速调管的条件下，对低杂波（LHCD）系统整体进行了工程调试，并投入物理实验。为了保证低杂波系统的安全运行，对保护系统开展了深入的研究，保护系统对管体电流、微波打火和高压过流过压等现象进行了有效的测量和快速反馈保护，对低杂波系统的安全运行起到了积极的作用。因此，开展保护系统的研究与分析是低杂波电流驱动系统的重要内容之一。     

HL-2A装置的LHCD运行区域与驱动电流分布控制

讨论了低杂波电流驱动（LHCD）实验中电流驱动效率、电流分布控制与等离子体参数和入射波谱的关系,以及波的可近性对确定功率沉积分布的作用。讨论了控制电流密度分布的方法及在HL－2A装置上实现中心负剪切位形的可能性。     

HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源远程控制的 一种新方法

为解决 HL-2A 装置低杂波电流驱动(LHCD)系统灯丝电源无法远程控制的问题,介绍了基于西门子 WinCC 监测系统的 HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源 MSComm 串行通信系统的设计与实现。在 WinCC 图形编辑 器中直接调用 MSComm 控件,编写 VBS 全局脚本实现对串口的访问,解决了硬件组态过程中串行通讯操作被 WinCC 所限制的问题。采用了虚拟串口技术、工业以太网通讯技术、光纤隔离技术等,提高了 WinCC 组态串口 设备的灵活性。HL-2A 装置 LHCD 实验证明,在 HL-2A 装置放电的复杂电磁环境下,LHCD 灯丝电源 MSComm 串行通信系统运行稳定、功能完善。     

HL—2A装置LHCD的运行区域与驱动电流分布控制

本文利用低杂波电流驱动（LHCD）的理论和实验结果,讨论了电流驱动效率和电流分布控制与等离子体参量及入射波谱的关系,强调了波传播在确定功率沉积分布区域中的作用,并讨论了控制电流密度分布的方法,探索在HL－2A装置上实现中心负磁剪切位形的可能性。     

EAST 装置反剪切放电的数值模拟

利用TSC+LSC 程序对EAST 装置反剪切位形进行了数值模拟,反剪切等离子体由偏轴分布的LHCD 来维持,并做了一系列的模拟来研究辅助加热投入时间对等离子体参数的影响。依据这些模拟,提出了一个新的控制安全因子分布的方案,这对托卡马克实验中的实时控制很有帮助。     

HL-2A装置3.7GHz LHCD系统传输线效率测量分析

介绍了HL-2A装置3.7GHz LHCD系统的功率测量方法。利用HFSS仿真发现,当定向耦合器隔离度30d B时,可以有效地抑制反向微波相位对前向功率测量产生的影响。经过对系统改进,2016年实验中LHCD传输系统总体传输线效率可达到89%,最大传输功率达到1.5MW。     

EAST װ�÷����зŵ����ֵģ��

利用TSC+LSC程序对EAST装置反剪切位形进行了数值模拟,反剪切等离子体由偏轴分布的LHCD来维持,并做了一系列的模拟来研究辅助加热投入时间对等离子体参数的影响。依据这些模拟,提出了一个新的控制安全因子分布的方案,这对托卡马克实验中的实时控制很有帮助。     

低杂波微波激励源的分析与改进

在托卡马克实验装置上进行等离子体低杂波电流驱动和加热实验，需要输入兆瓦量级的微波功率。这些微波是由微波激励源产生的，其频率为2450MHz。在经过幅度稳定控制、频率稳定控制和中级行波管放大器进行功率放大后，最终输出幅度和频率稳定的、功率1．5～2．5W的微波到大功率速调管上进行放大，然后通过微波传输系统输送到天线，将大功率微波注入到HL-2A装置。由此可见，微波激励源工作特性的好坏将对实验的正常进行产生重要的影响。     

空心阴极灯激发的微波等离子体炬原子/离子荧光光谱研究--钙的原子/离子荧光光谱

用强短脉冲供电技术的空心阴极灯作激发源、微波等离子体炬作原子／离子化器，建立了原子／离子荧光光谱实验装置。详细研究了微波等离子体功率、观察高度、空心阴极灯电流等因素对原子／离子荧光信号强度的影响，测量了系统对Ca的原子／离子荧光光谱的检出限。     

托卡马克低杂波电流驱动的反馈控制研究

低杂波电流驱动的反馈控制系统已经建成，并在ＨＴ－６Ｂ托卡马克的纯低杂波电流驱动实验中得到应用。通过实时调节微波注入功率，由微波驱动并维持的等离子体电流变比率被成功地控制住。实验中，在等离子体密度、纵场及水平位移均存在波动的情况下，得到了２０ｈＡ的电流平台，其维持时间为加波的２０ｍｓ脉宽。     

压缩空气微波等离子体发射光谱的实验研究

利用微波等离子体发生装置,以压缩空气为工作气体,在1～5 atm气压下激发了微波等离子体。使用光谱测量系统,对不同气压和不同入射微波功率情况下的压缩空气微波等离子体的发射光谱进行了实验研究。结果显示,在其他条件不变时,随着气压升高,压缩空气微波等离子体的带状连续谱特征逐渐减弱;随着入射微波功率降低,带状连续谱强度逐渐减弱而带状连续谱特征依然显著。实验结果为了解压缩空气微波等离子体的光谱特性和NO活性基团的产生条件提供了实验依据。     

射频偏置ECR-PECVD等离子体参数测量

利用双探针对ECR-PECVD装置中基片在射频偏置下的等离子体参数进行了测量。同时测量了在射频偏置下微波功率、磁场电流、进气量等参数对ECR-PECVD等离子体参数的影响。结果表明,在ECR-PECVD等离子体装置中,基片射频偏置对电子温度有影响,而等离子体密度主要由微波功率所决定。     

微波激励源方案设计

在托卡马克实验装置上进行等离子体低杂波电流驱动和加热实验，需要输入兆瓦量级的微波功率。这是由多只大功率速调管并联运行而实现的，而这些速调管需要前级微波激励源进行驱动。我们目前使用的微波激励源经过十几年的使用，元器件老化和磨损严重，导致了整个设备工作性能的明显下降，不能满足低杂波电流驱动和加热实验的多管并联运行的实验要求。因此有必要设计一个新的微波激励源，工作部件全部采用固态微波器件，稳幅控制。模块化设计采用多路输出，新增加微波相位多路控制，以满足以后实验中低杂波电流驱动和加热两种不同工作方式的需求。     

4mm回旋管用于HL-1装置的初步预电离实验

本文给出了用4mm波段回旋管在HL-1装置进行的预电离实验结果。注入功率为40kW左右。初步观察到环电压降低与击穿延迟时间减少,以及由此引起的伏秒数节约、等离子体电流增加与等离子体过程提前。并简单地描述了回旋管及其超导磁体和微波传输系统。     

一种准光反射聚焦微波放电大气等离子体装置

设计了一种准光反射聚焦方式的微波放电大气等离子体实验装置,装置包括大气环境模拟室和微波辐射聚焦系统。辐射微波在腔室中心形成kV/cm量级的非均匀强场,击穿大气产生等离子体。通过仿真计算了腔室内的空间辐射场分布,并利用小信号传递的方式进行测量,测量结果与仿真相符,形成的等离子体形态与辐射场分布强弱一致。电磁场在聚焦区域形成驻波,等离子体出现明显分层现象。实验通过拍照记录了不同参数条件下的等离子体图样,等离子体形态随气压升高而收缩,放电区域受场强和气压共同影响。对实验结果进行分析,验证了该装置的能力。     

HL—1M装置边缘等离子体特性研究

边缘和芯部等离子体的同时控制对优化托卡马克等离子体性能是重要的。边缘等离子体密度、温度和空间电位等通常采用朗缪尔静电探针测量,而旋转速度可用马赫探针测量。好的加料技术对于获得高性能等离子 体也很重要。在HL－1M装置上已开展了8发弹丸注入和分子束注入（MBI）加料实验,它能使等离子体产生中空的温度和电流密度分布,并容易获得高密度和良好的约束。本文主要介绍在低杂波电流驱动（LHCD）、多发弹丸注入和MBI三种典型放电中边缘等离子体参数的测量结果。     

HL-2A装置等离子体水平位移控制

HL-2A装置是带封闭偏滤器的磁约束托卡马克实验装置，于2002年底建成并通过国家验收。2003年在各子系统准备充分和等离子体水平位移反馈控制系统投入运行后，实现了首次重复的偏滤器位形等离子体放电实验。     

高功率速调管双管功率合成可行性与技术方案研究

对由两支500kW高功率速调管功率合成得到1MW长脉冲低混杂波(LHCD)微波源的可行性进行了分析,并设计了双管功率合成的方案。在HL-2A装置低杂波实验平台上,利用兆瓦级功率合成器,结合相位反馈技术,对两支高功率速调管、四路250kW进行相干微波功率合成,从而得到1MW LHCD微波。经过可行性分析得到,双管相位偏离15^o时合成效率下降约1.8%,幅度偏差10%时合成效率下降约0.1%。由此可得到双管功率合成技术的具体实施方案。     

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。