EAST ICRF天线移动结构设计

根据EAST物理实验要求,EAST ICRF天线被设计成带有一种沿着EAST装置径向方向移动的液压驱动导轨式结构.为了验证移动结构的可行性,对ICRF天线移动结构支撑部件通过公式和有限元方法进行了相关的计算分析,分析结果满足设计要求.对ICRF天线整体结构进行了受力分析以及对装配好的ICRF天线移动结构进行了调试,受力...     

EAST ICRF天线法拉第屏蔽的电磁分析

法拉第屏蔽是EAST 装置 ICRF天线的一个重要部件。鉴于法拉第屏蔽的结构安全性,通过运用有限元方法和公式对法拉第屏蔽在等离子体破裂和等离子体垂直位移事件两种工况下进行电磁和结构分析,获得了法拉第屏蔽在这两种工况下所受的电磁力、应力分布和变形情况。分析结果满足设计要求,并为法拉第屏蔽的结构安全性评估提供理论依据。     

EAST 四条带ICRF 天线的三维电磁场分析

采用3 维电磁场代码CST MWS 对EAST 4 条带的离子回旋(ICRF)天线性能进行模拟研究,分析了天线的耦合阻抗随频率的变化,计算了电流和波谱的分布,模拟研究了不同电流相位对天线的电压击穿打火和引入杂质的影响。计算结果表明：此EAST 的ICRF 天线耦合阻抗和波谱总体设计合理;但天线局部电场较高,当环向电流条带为(0, 0, 0, 0)相位时E_max 为3.61MV•m⁻¹ 超出击穿阈值,经过结构尺寸的优化后E_max 低于阈值。同时表明天线运行时限制器处有较高的RF 电势,当电流相位为(0, π, π, 0)时法拉第屏前10mm 处的RF 电势是(0, 0, π, π)相位时的1/3。     

EASTװ��ICRF�������ߵĵ��������

结合EAST超导托卡马克的物理运行参数,计算给出了装置在等离子体突然破裂时ICRF加热天线上感应电流和电磁力解析式及其随时间变化的曲线图,根据曲线图讨论了电磁力的极限情况和对ICRF加热天线结构的影响。     

ITER CTB��������֧�Žṹ�봫����Ϸ���

根据ITER装置对CTB盒技术性能的要求,对CTB盒中冷屏的支撑部件进行了结构和传热的分析和设计。对结构形式的选择、结构强度的理论计算和支撑结构总的热损失进行了设计和计算,用ANSYS软件对该结构的非线性接触结构-热耦合问题进行了仿真分析。研究结果表明,球支撑结构既能够满足系统对支撑的结构安全要求,在有压接触情况下的漏热量符合ITER设计文集的规定。     

大间隙速调管输出腔支撑杆的3维设计

利用3维高频软件对大间隙速调管输出腔及其同轴提取波导金属支撑杆进行了高频分析,建立了带双排金属支撑杆的大间隙输出腔3维结构模型,采用3维PIC程序对该输出腔的提取效果进行了粒子模拟。研究结果表明:作为输出腔同轴提取波导支撑的第二排支撑杆,和兼作输出腔腔壁的第一排支撑杆,都会影响输出腔的高频谐振特性,因此必须结合大间隙输出腔进行一体化设计;此时同轴提取波导支撑杆设计的基本原则不以追求最高的TEM模式传输效率为目的,而是通过控制双排支撑杆的散射特性,得到合适的外部品质因数和间隙电场强度。在注入电功率约2.9 GW,束流调制深度90%时,设计的带双排支撑杆的3.6 GHz大间隙输出腔结构,可提取约1.06 GW的平均功率,效率约36.5%。     

KTX�����֧��ϵͳǿ�ȷ������Ż����

对反场箍缩核聚变实验装置KTX真空室支撑结构强度进行理论分析,利用有限元方法进行了分析计算,并且根据分析结果,对支撑柱、螺栓组和支撑环板进行了优化。理论计算和有限元分析的结果均证明了真空室支撑系统的可靠性,同时优化结果也为KTX真空室支撑系统的实施提供技术参考。     

FAIR收集环超导二极磁体支撑设计与热负荷分析

为保证FAIR收集环(Collector ring-CR)超导二极磁体工作过程中的磁场位形符合设计要求,同时保证由磁体支撑带来的热负荷小于设计要求,用CATIA软件建立了不同结构的磁体支撑3D模型,并用ANSYS有限元分析软件对建立的模型进行了低温热负荷分析和结构分析。通过比较分析的结果和对磁体支撑结构进行的进一步优化,确定了316LN+G10材料的支撑结构,为收集环超导二极磁体工程制造提供了参考。     

钻孔雷达全向天线的设计与分析

根据钻孔雷达全向天线的设计要求,为减少天线的结构尺寸增加带宽,设计了一种新型电阻加载全向天线。通过理论分析和数值优化,选择了较优的结构尺寸,得到了较佳方向图和带宽。天线外径为65 mm,使用10 mm厚天线罩封装后外径为85 mm;天线的S11小于-10 dB频带为70~260 MHz,带宽约190 MHz。该天线的带宽超过100 MHz,中心频率处增益大于-3 dB,辐射电场脉冲波形拖尾小于主峰幅度1/5,方向图在H面为全向。基于矢量网络分析仪的天线特性测量结果与数值计算结果基本一致,结果表明设计的天线能够满足钻孔测井雷达系统小尺寸宽带的要求。     

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。     

Theoretical analysis of the EAST 4-strap ion cyclotron range of frequency antenna with variational theory

A variational principle code which can calculate self-consistently currents on the conductors is used to assess the coupling characteristic of the EAST 4-strap ion cyclotron range of frequency(ICRF) antenna. Taking into account two layers of antenna conductors without lateral frame but with slab geometry, the antenna impedances as a function of frequency and the structure of RF field excited inside the plasma in various phasing cases are discussed in this paper.     

An Algorithm for the Analysis of Inductive Antennas of Arbitrary Cross Section for Heating in the Ion Cyclotron Range of Frequencies

The application of ion cyclotron range of frequency (ICRF) heating to near-ignited plasmas will require launching structures that will be capable of withstanding the harsh plasma environment. The recessed antenna configuration is expected to provide sufficient protection for the structure, but to date no analysis has been done to determine if adequate coupling can be achieved in such a configuration. In this work we present a method for determining the current distribution for the antenna in the direction transverse to current flow and predict antenna loading in the presence of plasma. Antennas of arbitrary cross section are analyzed above ground planes of arbitrary shape. Results from the antenna design code (ANDES) are presented and compared to experimental results.     

快波模式转换效率的理论分析和数值模拟

利用相位积分法, 在传统的布登模型基础上, 考虑了高场侧截止层的影响, 构建了三体模型, 求出了快波通过单一衰减层的传输系数、反射系数和模式转换系数. 在双离子情况下, 模拟的结果与Kazakov等人的结果相符合. 针对EAST实验, 将双离子模型推广至三离子模型, 分析了不同相位、少子浓度、频率和纵场强度对快波模式转换效率的影响, 为未来离子回旋加热实验提供参考. 关键词： 模式转换加热 离子回旋波加热 相位积分     

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介绍了EAST低杂波系统天馈线保护的设计及其实现。针对EAST装置低杂波系统微波陶瓷窗破裂的原因,在低杂波系统天馈线上设置了高反射保护和打火保护两种保护措施,其中打火保护可以在打火发生后20μs以内迅速切断微波输出。实验结果表明,两种保护并行工作,能有效地保护整个波系统。     

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The performance of the four strap ion cyclotron range of frequency (ICRF) antenna in EAST was studied by three dimensional electromagnetic code CST MWS. The coupling impedance with various frequencies, the distribution of current on straps and the power spectra for the three types of phases were calculated. The voltage breakdown and ICRF-related impurity were also studied. Simulation results show that the coupling impedance and power spectrum of the antenna design were reasonable, however, highest electric field, which is 3.61MV•m⁻¹ for (0, 0, 0, 0) toroidal phasing at the local area, exceeds the empirical value of breakdown. After the structure size was optimized, the maximum of E-field was below the breakdown value, the results also show that the high radio frequency (RF) potential was close to the antenna limiter, the RF potential along total B-field in front of Faraday screens 10mm for (0, π, π, 0) phasing was one-third of that for (0, 0, π, π) phasing.     

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介绍了EAST上ICRF辅助加热系统1.5MW射频信号源中工作频率为25～70MHz的末级功率放大器的研制工作,从最优工作参数、输入回路和输出回路三个主要方面详细分析了该级大功率宽频带射频放大器。经比较,分析结果和测试数据显示了很好的一致性,这为实现ICRF加热系统的可靠运行奠定了基础。     

快波模式转换电子加热

利用全波方法对环形轴对称托卡马克等离子体中快波模式转换电子加热的机理进行了讨论,并针对EAST超导托卡马克上未来ICRF实验中可能的快波模式转换电子加热方案进行了模拟计算,为进一步ICRF实验方案设计优化提供了理论依据。