HT-6M中性束注入加热理论分析

通过数值求解含时、二维(速度空间)、非线性的Fokker-Planck方程,计算了HT-6M托克马克在中性束注入加热条件下的离子温度、分布函数随时间的演化.随着中性束的注入,离子温度稳步增加,分布函数出现高能平台和非同向分布,计算结果和现有的实验符合较好. 关键词：     

HL-2A中性束大功率离子源的研制

2007年3月, 为HL-2A中性束注入器研制的大功率离子源在核工业西南物理研究院成功通过了测试. 该离子源为圆柱结构的桶式离子源型; 加速器采用三电极的加减速系统. 实验运行参数如下: 灯丝加热电流1100A, 电压12V, 弧放电电压120V, 弧放电电流1050A, 等离子体密度达2.5×10¹²/cm³, 离子流密度0.44A/cm²; 在距等离子体电极5mm的平面上, 等离子体的均匀性好于5%, 工作脉宽2s. 离子源物理设计、工程考虑、实验研究结果等将在本文介绍.     

质子束在等离子体中传输的粒子模拟

用粒子模拟程序研究了长脉冲质子束在等离子体中的传输特性,模拟结果表明,等离子体可以明显改善质子束的空间传输特性,大尺度的等离子体相对于等离子体层可以实现较长距离的稳定传输。研究发现,在实现长距离传输时,等离子体波会对质子束密度有较大的调制作用,严重影响质子束的传输性质,同时通过优化束密度分布可以有效减弱等离子体波的激发,实现束较稳定的传输。     

质子束在等离子体中传输的粒子模拟

用粒子模拟程序研究了长脉冲质子束在等离子体中的传输特性,模拟结果表明,等离子体可以明显改善质子束的空间传输特性,大尺度的等离子体相对于等离子体层可以实现较长距离的稳定传输。研究发现,在实现长距离传输时,等离子体波会对质子束密度有较大的调制作用,严重影响质子束的传输性质,同时通过优化束密度分布可以有效减弱等离子体波的激发,实现束较稳定的传输。     

HL—1M中性束注入系统研制及中性束加热初步实验

ＨＬ－１Ｍ 中性束注入系统是在国家“八六三计划”的支持下,由中俄合作研制的。介绍了中性束注入系统及其各个子系统的性能参数及调试结果,给出了中性束加热的初步实验结果     

不均匀等离子体中孤子的反射与透射

用一种新的方法从理论上研究了非均匀等离子体中孤子在不连续点处的反射与透射波.在低阶近似条件下，反射波与透射波均可由KdV方程来描述，并给出了低阶近似情况下，当入射波为单孤子时，反射孤子与透射孤子的个数及其大小. 关键词：     

用于中性束注入的大功率射频离子源激励器研制

建立了一个等离子体射频激励器,工作气体为氢气,工作气压为0.3Pa,激励器陶瓷桶直径300mm,工作频率1MHz。实现了RF等离子体激发放电,在输入射频功率16kW条件下,采用朗缪尔探针测得的等离子体密度>10¹⁸m^-3,初步建立了一个RF等离子体源实验平台。     

EAST 4MW������ע��ŵ�ģ���о�

采用1.5维的放电模拟程序TSC结合蒙特卡罗程序NUBEAM对使用中性束加热的EAST放电全过程进行数值模拟研究。分析了典型实验参数条件下的中性束的加热及电流驱动效果。讨论了不同背景等离子体密度对中性束加热及电流驱动效果的影响。模拟结果表明,中性束的注入使得背景等离子体温度有了较大幅度的提升,并能驱动出一定份额的非感应电流;适当降低背景等离子体密度有助于提高中性束的加热及电流驱动效率。     

中性束注入器电偏转系统的参数设计与估算研究

为EAST 装置中性束注入器设计了一套用于将剩余离子在线电偏转的结构,并对系统各设备的核心参数进行了估算。在4.41kV 偏转电压作用下,该电偏转系统可提供80keV 氘离子束偏转所需的偏转电场。在偏转电场调制情况下,该电偏转系统可有效降低极板表面的热负荷,进而满足EAST 中性束注入器稳态运行的需要。     

HL-2A装置中性束注入器钛吸附泵的设计

HL-2A装置NBI的设计参数为，注入气体为氢气、束能量60keY、束脉宽2s、两条束线切向注入、最终达到总的中性束注入功率4MW。目前，初步方案拟定为一条束线安装两个离子源，束线真空部分由一个主真空室和一个次真空室以及离子源真空室和漂移管道构成。     

s偏振电磁波在运动的稀薄等离子体界面上的反射与透射

对电磁波在强激光驱动的运动等离子体界面上的反射和透射进行了研究，根据电磁场在等离子体界面上所满足的边界条件以及电磁场的相对论变换理论，推导出了s偏振的电磁波在该运动等离子体界面上的反射和透射系数的表达式，并对几种特殊情况进行了讨论 关键词：     

VUV信号强度与等离子体宏观参数相关性分析

东方超环(EAST)上高速真空紫外(VUV)成像系统是一套选择性测量中心波长为13.5 nm的等离子体线辐射的光学成像系统。此系统具有高时空分辨能力,主要用于边界(包括台基区)等离子体行为研究。该系统已经投入EAST等离子体物理实验并获得了大量的实验数据。基于这些数据,分析了VUV诊断系统的信号强度与等离子体宏观参数之间的相关性,着重研究了EAST上中性束注入(NBI)加热功率、杂质(碳和锂)水平、电子密度等因素对VUV信号强度的影响。结果与预期基本一致：随着NBI功率的增加,VUV信号强度随之增强;VUV信号强度与电子密度、杂质水平呈现线性关系。此外,本文还评估了由于NBI注入引起的电荷交换复合产生的C⁵⁺离子对VUV信号的贡献,结果表明这部分贡献可以忽略不计。     

EAST反向束在不同电流平台下注入的实验分析

对EAST装置在相同束放电参数不同等离子体电流平台下开展的束反向注入实验进行了比较分析，并利用NUBEAM程序分析了不同的等离子体电流放电平台对束电流驱动、束功率沉积、束功率沉积分布及束能量损失的影响，以此来寻求优化的注入本底等离子体参数。结果表明，较高的电流平台更有利于束与等离子体的作用以及更有效提高本底等离子体温度、束驱动电流及等离子体旋转，更有效改善等离子体约束品质。     

中红外下半导体掺杂调制的表面等离子体透射增强效应

理论研究了平面电磁波通过n型重掺GaAs薄膜的透射谱.当GaAs薄膜两表面刻上亚波长的周期性沟槽结构时,透射谱在中红外波段出现了异常的透射增强现象.把这一现象归因于表面等离子体模式和波导模式的耦合.通过优化结构参数可以得到最大的透射效率.此外,发现随着掺杂浓度的升高,透射谱线中的透射峰逐渐向高频方向移动,最优化后透射峰值随掺杂浓度的升高而逐渐降低.这是由于掺杂浓度的改变,导致了不同的等离子体频率和电子碰撞频率,从而影响了激发模式和薄膜对电磁波的吸收. 关键词： 表面等离子体 掺杂半导体 增强透射 掺杂调制     

EAST中性束反向注入的初步实验研究

对EAST中性束反向注入过程中等离子体加热和电流驱动进行了实验研究,并采用了美国普林斯顿大学等离子体物理实验室开发的TRANSP 程序对高功率中性束注入过程中能量热输运进行了分析。结果表明,中性束注入可有效提高本底等离子体温度,产生束驱动非感应电流,提高等离子体旋转以及有效改善等离子体约束。     

激光通过短标尺长度薄层等离子体时的吸收,反射与透射

通过数据求解亥姆霍兹波动方程，研究了激光辐射薄膜靶产生的不同厚度、不同标尺长度的薄层等离子体对激光的反射，透射及吸收（逆轫致吸收，共振吸收）率随入射角的变化情况，小角度入射时，短脉冲（～ｐｓ量级）激光打靶产生的标尺长度较小的等离子体对激光的吸收率比长脉冲打靶时低，但在大角度入射时，短脉冲打靶时等离子体的吸收率反而比长脉冲打靶时高。     

HL-2A装置MW级中性束加热系统灯丝电源设计与仿真分析

介绍了HL-2A 装置中性束加热系统阴极灯丝电源的主电路拓扑结构、控制硬件及控制时序等。运用MATLAB 仿真软件对灯丝电源主回路进行了反馈控制仿真,发现电流在1000A 左右时,纹波约为1%,而电流降低至200A 时,纹波增大,约为3%。分别去掉低位控制柜内进线端的串联交流滤波电抗器L₁ 和并联LC 谐波滤波器进行仿真,结果显示输出电流纹波明显变大,说明L₁ 和LC 除了能够吸收谐波电流减少进入电网谐波的作用外,还能够对交流调压后的斩波波形进行一定的滤波作用,使得输出波形更加平滑。     

在托卡马克装置杂散磁场下未中性化离子偏转轨道的计算与分析

本文给出了在托卡马克装置杂散磁场下中性束注入器内未中性化离子偏转轨道的计算结果,并分析了在装置的中性束注入器上实现的可能性。     

双驱动射频负氢离子源匹配网络设计与实验研究

随着磁约束聚变实验装置对中性束注入器的输出束流强度与脉冲时间的要求越来越高,开展高功率大面积射频离子源的研究迫在眉睫。为了实现大面积、高密度均匀等离子体放电,基于多驱动射频离子源的设计是当前的发展趋势,而阻抗匹配网络是射频功率源将最大功率输送至线圈并耦合至等离子体的关键,故对其结构设计和调谐特性的研究是不可或缺的。基于前期在单驱动射频离子源的研究基础上,结合双驱动射频离子源的放电需求,开展了双驱动阻抗匹配网络优化结构的设计与分析,通过实验中对匹配网络的调谐,成功实现了140 kW高功率和25 kW/1 000 s长脉冲的稳定运行。随后在等离子体稳定放电的基础上研究了两个驱动器之间的功率分配均匀性问题,实验结果表明了该匹配网络的优化设计合理可行,上下驱动器的射频功率分配基本均匀。