大功率多磁极会切场离子源的弧放电特性分析

为了在HL-2A上实现3MW的中性束注入, 我院自主研制了直径为260mm, 高度为240mm的大功率多磁极会切场离子源. 目前, 它的性能已达到并超过了最初设计指标, 放电脉冲为1s时, 最大离子流密度为0.44A/cm²; 放电脉冲为3s时, 等离子体离子流密度0.24A/cm²; 等离子体非均匀性都在5%—7%范围之内. 目前, 它是我国国内等离子体密度最高, 放电功率最大的长脉冲桶式离子源. 本文通过实验数据与理论相结合的方式对弧放电特性进行分析.     

ITER数据库和HL-1M装置等离子体约束特性

ITER数据库是全世界聚变专家通过多年的努力,建立起来的一个旨在研究各种等离子体行为的数据库,并由此得到了一系列的定标律。在介绍了ITER约束数据库的构成和相应的能量约柬定标律之后,介绍了HL-1M托卡马克的数据特点,给出了欧姆加热条件下利用回归分析方法得到的能量约束幂指数定标律,最后对结果进行了分析和讨论。     

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介绍了HL-2A装置会切场桶式离子源在实验平台运行时某些放电参数的变化对离子源放电特性的影响。分析并讨论了产生这些现象的原因。这对于提高源的可靠性和稳定性,提高饱和离子流密度,增大引出电流和提高弧效率有一定的指导作用。     

HL-2A装置上的微波反射测量系统

微波反射技术是近几年来在大中型核聚变装置上发展起来的一项重要的等离子体诊断。它具有非常好的时空分辨率，不仅可以用于测量等离子体电子密度的空间分布，还可以测量等离子体旋转和湍流的空间分布。微波反射测量系统用二个返波管作为扫频振荡源，其扫频范围为26-0GHz和40-60GHz，周期为1ms。我们利用这套微波反射测量系统在HL-2A装置上进行了测量，经过1年的试验，这套系统工作正常。     

HL-1M装置中的离轴电子回旋加热实验

在HL-1M装置上进行了离轴电子回旋加热实验。研究了电子温度的变化，等离子体密度对加热效果的影响，离轴加热条件下MHD锯齿的变化，波对m/nk=1/1模的影响及在与低杂波电流驱动共同作用下的各种实验现象。 这些现象被认为与高能电子和它们的分布有关。     

High-Power Ion Beam Characteristics of a Magnetic Multi-Pole Line-Cusp Ion Source for the HL-2A Tokomak

A circular magnetic multi-pole line-cusp ion source with a nominal 45 keV 25 A hydrogen ion beam is developed for the neutraJ beam injector of the HL-2A tokomak. At present, this bucket ion source can produce a 40 keV 20 A hydrogen ion beam for less than lOOms on a test bed, and a 35 ke V 13A ion beam for 300ms on the injector of the HL-2A tokomak. The 1/e half-width of the ion beam power profile is about 6.0 ± 0.2 em at the positionof 3.26m downstream from ion source, and the corresponding divergence degree is nearly 1.1. The optimum perveance matched conditions were obtained experimentally, and were in good agreement with the values from experiential equation of Uhlemann et al. The maximum of optimum perveance reached 2.2 × 10^-6 A/V^1.5 for 38 keV beam energy. An ion beam with above 60% H^＋ species fraction can be achieved, which was measured by Ha light Doppler shift spectroscopy. According to research results, a neutral beam with a total power of more than 0.6 MW was successfully injected into the plasma of the HL-2A Tokomak in 2008.     

HL-2A装置中性束离子源引出系统束流分析

在中性束离子源引出过程中,详细分析了引出束流的产生,这有利于得到更准确的引出功率和引出电极表面的热功率沉积情况。根据HL-2A装置中性束离子源引出电极的电连接方式和束流引出的物理过程,对离子源束流引出过程进行了分析,给出抑制极电流产生的主要来源。通过分析放电气压扫描实验中的结果发现：随着放电气压的增加,不同弧放电电流情况下抑制极电流均逐渐增加,且抑制极电流与引出电流的比值近似线性增加。针对引出离子束流经过引出电极的过程建立了物理模型。计算了抑制极电流与引出电流的比值与放电气压的依赖关系,计算结果与实验结果一致,验证了引出束流分析结果的合理性。