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通过数值模拟研究了低杂波多结波导阵天线的耦合特性。采用线型耦合理论,用艾黎函数计算了等离子体阻抗,推导出常规波导阵对等离子体的散射矩阵,并利用它和天线自身的散射矩阵研究了HT-7装置低杂波多结波导阵天线的耦合特性;计算了其平均功率反射系数、方向性系数和功率谱与等离子体边缘密度和主波导相位差等参数的关系。结果表明,与常规波导阵相比,由于多结波导阵天线存在自匹配特性,其天线功率反射系数小,且对相位不敏感。但由于存在多余副瓣,驱动效率较低。     

EAST低杂波天线耦合特性研究

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。     

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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。     

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HT-7上用于低杂波电流驱动的相控波导阵天线采用的是标准波导,长和宽都是有限值。在考虑了天线上下排波导之间可能存在的极向相位差以及电磁干扰时,通过数值模拟的方法,分别得到了低杂波在环向方向的平行功率谱和在极向方向的极向功率谱。由于极向波矢的存在,低杂波进入等离子体的入射方向会发生改变。最后在不同极向相位差下对低杂波进入等离子体的入射方向进行了简要的计算和讨论。     

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HT-7上用于低杂波电流驱动的相控波导阵天线采用的是标准波导,长和宽都是有限值。在考虑了天线上下排波导之间可能存在的极向相位差以及电磁干扰时,通过数值模拟的方法,分别得到了低杂波在环向方向的平行功率谱和在极向方向的极向功率谱。由于极向波矢的存在,低杂波进入等离子体的入射方向会发生改变。最后在不同极向相位差下对低杂波进入等离子体的入射方向进行了简要的计算和讨论。     

新型低混杂波发射天线设计研究

描述了一种新型低混杂波天线／有源／无源波导间隔排列的阵列天线，给出了其物理模型和计算方法，对其发射波谱和反射特性进行了研究。计算了这种波导阵列中的有源波导的平均反射系数和发射波谱的方向性系数随等离子体参数和天线参数的变化关系，以及不同参数下的发射波谱，并对ＨＬ－１Ｍ装置上现有低混杂波天线特性做了更进一步的分析计算。     

HT-7装置新低杂波相控波导阵天线及其微波特性测量

介绍了HT－7装置新低杂波天线的结构。根据天线波导的特殊结构，设计了一些必要的测量器件（过渡波导和测量多结波导阵的波导－同轴转换器），并提出了新天线的测量方案，给出了测量结果及其功率谱计算结果。     

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介绍了EAST低杂波天线相位采集控制系统中两个主要部分的相位本底的校准技术。一是由相控多结波导阵天线与等离子体相切弧面引入的相位本底的静态校准,二是天线移动时软波导伸缩引起的可变相位本底的动态校准。低杂波天线相位本底校准技术为相位反馈控制系统提供了准确的相位基点,为实现预设相位与实调相位的一致性奠定了基础。     

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HL-2M装置低杂波天线被设计为多栅阵列天线,天线由4行波导组成,每行32个子波导。子波导宽度为0.99cm,壁厚0.3cm,相邻子波导相差取90°。计算得到的反射系数R=0.0261,N||峰值中心为2.375。边缘等离子体电子密度梯度对波谱峰值中心位置没有影响,波峰相对宽度则随之增大而减小。在边缘等离子体电子密度梯度 的情况下,相邻子波导相差为81°时,天线方向性系数最好,为0.2010;反射最小,为0.0223,此时波谱峰值中心为2.125。     

HL-3装置强场侧低杂波天线的波谱设计

为研究高参数等离子体的低杂波可近性,基于HL-3装置设计了一套位于强场侧的低杂波天线。利用ALOHA代码对强场侧的天线进行模拟分析,针对只有一个单元的PAM天线,分别对其子波导数量、有源/无源子波导的高度、宽度和壁厚等参数进行模拟,得到了天线的最佳结构和尺寸。最终优化后的天线发射参数为：波谱中心的平行折射率N|为2.25,天线的反射系数小于2%,方向性系数大于0.59。     

Experimental characteristics of a lower hybrid wave multi-junction coupler in the HT-7 tokamak

A phase-controlled lower hybrid wave (LHW) multi-junction (MJ) coupler (3(rows)×(columns)× (subwaveguides)) has been developed in the HT-7 tokamak. Simulations show that it is more effective for driving plasma current than an ordinary phase-controlled LHW antenna (3(rows)×12(columns)) (traditional coupler). The plasma--wave coupling experiments show that the reflection coefficient (RC) is below 10%, implying that the MJ grill can launch the wave into the plasma effectively. The effect of power spectrum launched by the MJ coupler on RC indicates that an optimal condition is requisite for a better coupling in the lower hybrid current drive (LHCD) experiments. Studies indicate that the drive efficiency of the MJ antenna is higher than that of the traditional one, which is mainly ascribed to the discrepancy in impurity concentration, plasma temperature, and spectrum directivity. An improved confinement with an electron internal transport barrier is obtained by LHCD. The analysis shows that the modified negative (low) magnetic shear and the change of radial electric field profile due to LHCD are possible factors responsible for the eITB formation.     

东方超环上低杂波驱动等离子体环向旋转实验研究

旋转和旋转剪切能抑制磁流体不稳定性和增强等离子体约束.低杂波电流驱动作为未来聚变堆上可能的旋转驱动手段,探索低杂波在现有托卡马克装置上驱动等离子体旋转的驱动机制,可以为未来的聚变堆上旋转预测提供重要参考.在东方超环托卡马克装置上,早期发现了2.45 GHz的低杂波能有效驱动等离子体旋转的现象,认为是边界旋转的改变导致芯部旋转的同电流方向的增加造成的.更高频率下4.6 GHz低杂波电流驱动可以更有效地驱动同电流方向的等离子体旋转.本论文分析在欧姆背景等离子体下,不同功率的低杂波对等离子体环向旋转的影响,研究安全因子剖面变化对环向旋转的关系,利用功率调制获得了低杂波驱动旋转实验中的环向动量输运系数变化情况,发现环向动量扩散系数(χφ)、环向动量箍缩系数(Vpinch)的数值大小趋势是从芯部向靠外的区域逐渐变大.这与低杂波驱动环向旋转时,环向旋转速度由靠外的区域向芯部传递的特性吻合.     

HL—1M装置LHCD系统双管运行及长脉冲实验

通过对ＨＬ－１Ｍ装置的ＬＨＣＤ工程系统的微波耦合天线,传输线,高压调制电源,激励电源,辅电源,冷却系统的改进,实现了双管并联动行和单管长脉冲输,双管输出微波功率８５０ＫＷ,单管长脉冲宽度１０５０ｍｓ,耦合效率达到８５％     

HT-6B托卡马克参数下低杂波驱动电流的密度窗口

在简晰的物理模型下,采用数值方法,研究了HT-6B托卡马克参数下的低杂波射线轨迹,波谱移动,功率吸收和驱动电流分布。结果表明,存在着驱动电流的密度窗口,即仅在一定的等离子体密度范围内才能驱动电流(通常在理论和实验上仅注意到驱动电流的密度上限)。文中对这种密度窗口的存在给予了物理解释,并进而讨论了影响驱动电流效率的主要因素。 关键词：     

HL－1M感应与低杂波组合电流驱动研究

本文结合ＨＬ－１Ｍ的基本参数，利用准线性的低杂波电流驱动理论和等离子体的电回路方程．研究了在控制等离子体总电流不变情形下欧姆感应和低杂波注入组合驱动电流的问题。结果表明，这一组合驱动方案对ＨＬ－１Ｍ装置的运行是可行的，其驱动电流分布可以通过改变低杂波注入功率、波谱形状、等离子体电子温度、密度以及总等离子体电流等加以控制。组合驱动的电流分布将优于欧姆驱动的电流分布，并可能抑制诸如锯齿振荡等一些ＭＨＤ不稳定性。     

HT-7托卡马克大功率低混杂波电流驱动的实验研究

在HT-7超导托卡马克成功进行了大功率（P_LHW=100—800 kW,f=2.45 GHz）低混杂波电流驱动实验.研究了不同入射功率和等离子体密度下的低混杂波电流驱动效率.获得了以平均电子密度增加、氘阿尔法（D_α）线辐射减少为特征的粒子约束改善;粒子约束时间τ_p增加了约1.5倍.仔细研究了能量约束时间与等离子体密度和低混杂波功率的关系. 关键词： 托卡马克 低混杂波 约束改善 电流驱动效率