KMAX串列磁鏡離子回旋共振加熱實(shí)驗(yàn)研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 16:21
磁鏡裝置作為一種可能的磁約束聚變裝置在二十世紀(jì)五十至八十年代的聚變等離子體工程與物理研究過(guò)程中取得了極大的發(fā)展,近年來(lái),隨著動(dòng)理學(xué)穩(wěn)定軸對(duì)稱串列磁鏡概念的提出和實(shí)踐,磁鏡裝置作為聚變中子源乃至聚變堆的可行性不斷增強(qiáng)。KMAX磁鏡裝置是國(guó)內(nèi)第一個(gè)全對(duì)稱串列磁鏡裝置,致力于探索軸對(duì)稱位形下磁鏡裝置的穩(wěn)定與約束問(wèn)題。離子回旋共振加熱是KMAX等離子體的主要加熱方法,為等離子體的診斷、約束以及不穩(wěn)定性研究奠定了基礎(chǔ)。KMAX裝置上自行研制的ICRH系統(tǒng)主要包括兩套輸出功率為1OOkW的射頻源和兩套安裝在中心磁鏡的射頻天線及其匹配器。射頻源前級(jí)為基于MOS管的2kW推挽放大器,后級(jí)采用基于真空電子管的C類放大電路作功率放大,其特點(diǎn)是靜態(tài)功率小且功率輸出效率高。兩套射頻源頻率分別是800kHz和750kHz,二者稍微錯(cuò)開(kāi)可以避免相互干擾。兩套射頻源對(duì)應(yīng)的天線分別是雙半環(huán)天線與半環(huán)天線,天線電流沿極向,理論與實(shí)驗(yàn)表明其在合適的位形下可以有效地激發(fā)離子回旋波利用回旋阻尼加熱離子。天線匹配采用T型匹配電路,緊鄰真空室。論文詳細(xì)介紹了射頻源及天線的設(shè)計(jì)、搭建和測(cè)試的方法及過(guò)程,包括射頻源的關(guān)鍵部件的參數(shù)設(shè)...
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：154 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖１．２閉合位形磁約束聚變裝置示意圖??
ｆｔ?＝?°?（Ｌ１８）??磁矩守恒是磁鏡約束方案的基礎(chǔ)。一個(gè)基本的磁鏡裝置如圖１．３所示：??Ｂａｓｉｃ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｍｉｒｒｏｒ?Ｍａｃｈｉｎｅ：??ａ?｜?ｇ?ｍ?？??ｃ?■?［．：．?Ｉ：?Ｉ：?：?＇?＾??Ｖ?？?？?１：?Ｉ?■??Ｃｕｒｒｅｎｔｘ＇ｖ－＾＂＇?■?■?■?■?．：〉’Ｚ??ｊ?ｙ譬ｙ??圖１．３基本磁鏡裝置示意圖??該磁鏡裝置主要由兩端的兩個(gè)半徑較小而電流較大的磁場(chǎng)線圈和若干中心??線圈組成，磁場(chǎng)在兩端較強(qiáng)而中間較弱。粒子由中間向兩端運(yùn)動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)增強(qiáng)，由??于需要保持磁矩不變，所以垂直方向速度增大，又由磁場(chǎng)中帶電粒子的動(dòng)能守恒??知其平行方向速度必然下降，當(dāng)平行方向速度降到零后粒子不能繼續(xù)向兩端運(yùn)動(dòng)??而只能向相反方向運(yùn)動(dòng)，就這樣，粒子在磁鏡兩端不斷被磁場(chǎng)反射，就像光線在??鏡子上被反射一樣，因此把這種磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)稱為磁鏡。??然而，磁鏡位形對(duì)帶電粒子的約束是不完全的，如果兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)中??間處不夠強(qiáng)或者粒子平行方向的速度相對(duì)于垂直速度足夠大，粒子平行方向速度??在磁場(chǎng)最強(qiáng)的位置仍不能減小到零
?磁力線向外凸出，則離心力的方向與等離子體密度梯度方向剛好相反，就像由“輕”??流體支撐“重”流體一樣是一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。如圖１．３所示，在簡(jiǎn)單磁鏡中，大??部分區(qū)域磁力線都是向外凸出的，因此ＭＨＤ不穩(wěn)定性很容易增長(zhǎng)起來(lái)，造成嚴(yán)??重的粒子損失。??為了抑制ＭＨＤ不穩(wěn)定性，約飛（Ｉｏｆｆｅ）等人使用所謂的“約飛棒”使磁場(chǎng)發(fā)??生畸變，一定區(qū)域內(nèi)磁力線全部是向內(nèi)凹的，其中的等離子體往各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)磁??場(chǎng)都會(huì)增強(qiáng)，等離子體處于一種“最小磁場(chǎng)（Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ）?”中，這種結(jié)構(gòu)也稱為??“磁阱（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｗｅｌｌ）?”［４］。這種Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ結(jié)構(gòu)能夠有效地抑制低頻的ＭＨＤ不??穩(wěn)定性，從而使得等離子體損失大大減小。“約飛棒”結(jié)構(gòu)首先在ＰＲ－６實(shí)驗(yàn)上得??以實(shí)現(xiàn)并取得成功，之后很快被應(yīng)用在其他裝置上（如ＡＬＩＣＥ），很快，“約飛棒”??與兩端的磁場(chǎng)線圈一起演變成一種“棒球線圈”，又稱為“陰－陽(yáng)線圈”，“約飛棒”??與“棒球線圈”如圖１．４所示：??Ｉ?Ｉ??＼?／?．．．?）?ｊ?／??圖１．４?（ａ）?“約飛棒”；（ｂ）?“棒球線圈”與Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ位形等離子體??盡管使用Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ磁場(chǎng)位形會(huì)帶來(lái)工程上的困難和造價(jià)的提高
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2015年世界能源發(fā)展形勢(shì)分析[J]. 閆勇. 中國(guó)能源. 2016(04)
[2]KMAX實(shí)驗(yàn)裝置中的重點(diǎn)研究問(wèn)題[J]. 孫玄,劉明,謝錦林,余羿,林木楠,張情. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(05)
[3]ICRF Experiments and Potential Formation on the GAMMA 10 Tandem Mirror[J]. M.ICHIMURA,T.CHO,H.HIGAKI,M.HIRATA,H.HOJO,T.IMAI,K.ISHII,M.K.ISLAM,A.ITAKURA,I.KATANUMA,J.KOHAGURA,Y.NAKASHIMA,T.NUMAKURA,T.SAITO,Y.TATEMATSU,M.WATANABE,M.YOSHIKAWA. Plasma Science and Technology. 2006(01)
博士論文
[1]EAST托卡馬克上的先進(jìn)集成微波反射計(jì)診斷系統(tǒng)[D]. 胡健強(qiáng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
本文編號(hào)：2914825
【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】：154 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【部分圖文】：
圖１．２閉合位形磁約束聚變裝置示意圖??
ｆｔ?＝?°?（Ｌ１８）??磁矩守恒是磁鏡約束方案的基礎(chǔ)。一個(gè)基本的磁鏡裝置如圖１．３所示：??Ｂａｓｉｃ?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｍｉｒｒｏｒ?Ｍａｃｈｉｎｅ：??ａ?｜?ｇ?ｍ?？??ｃ?■?［．：．?Ｉ：?Ｉ：?：?＇?＾??Ｖ?？?？?１：?Ｉ?■??Ｃｕｒｒｅｎｔｘ＇ｖ－＾＂＇?■?■?■?■?．：〉’Ｚ??ｊ?ｙ譬ｙ??圖１．３基本磁鏡裝置示意圖??該磁鏡裝置主要由兩端的兩個(gè)半徑較小而電流較大的磁場(chǎng)線圈和若干中心??線圈組成，磁場(chǎng)在兩端較強(qiáng)而中間較弱。粒子由中間向兩端運(yùn)動(dòng)時(shí)磁場(chǎng)增強(qiáng)，由??于需要保持磁矩不變，所以垂直方向速度增大，又由磁場(chǎng)中帶電粒子的動(dòng)能守恒??知其平行方向速度必然下降，當(dāng)平行方向速度降到零后粒子不能繼續(xù)向兩端運(yùn)動(dòng)??而只能向相反方向運(yùn)動(dòng)，就這樣，粒子在磁鏡兩端不斷被磁場(chǎng)反射，就像光線在??鏡子上被反射一樣，因此把這種磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)稱為磁鏡。??然而，磁鏡位形對(duì)帶電粒子的約束是不完全的，如果兩端的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)中??間處不夠強(qiáng)或者粒子平行方向的速度相對(duì)于垂直速度足夠大，粒子平行方向速度??在磁場(chǎng)最強(qiáng)的位置仍不能減小到零
?磁力線向外凸出，則離心力的方向與等離子體密度梯度方向剛好相反，就像由“輕”??流體支撐“重”流體一樣是一種不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。如圖１．３所示，在簡(jiǎn)單磁鏡中，大??部分區(qū)域磁力線都是向外凸出的，因此ＭＨＤ不穩(wěn)定性很容易增長(zhǎng)起來(lái)，造成嚴(yán)??重的粒子損失。??為了抑制ＭＨＤ不穩(wěn)定性，約飛（Ｉｏｆｆｅ）等人使用所謂的“約飛棒”使磁場(chǎng)發(fā)??生畸變，一定區(qū)域內(nèi)磁力線全部是向內(nèi)凹的，其中的等離子體往各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)磁??場(chǎng)都會(huì)增強(qiáng)，等離子體處于一種“最小磁場(chǎng)（Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ）?”中，這種結(jié)構(gòu)也稱為??“磁阱（Ｍａｇｎｅｔｉｃ?Ｗｅｌｌ）?”［４］。這種Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ結(jié)構(gòu)能夠有效地抑制低頻的ＭＨＤ不??穩(wěn)定性，從而使得等離子體損失大大減小。“約飛棒”結(jié)構(gòu)首先在ＰＲ－６實(shí)驗(yàn)上得??以實(shí)現(xiàn)并取得成功，之后很快被應(yīng)用在其他裝置上（如ＡＬＩＣＥ），很快，“約飛棒”??與兩端的磁場(chǎng)線圈一起演變成一種“棒球線圈”，又稱為“陰－陽(yáng)線圈”，“約飛棒”??與“棒球線圈”如圖１．４所示：??Ｉ?Ｉ??＼?／?．．．?）?ｊ?／??圖１．４?（ａ）?“約飛棒”；（ｂ）?“棒球線圈”與Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ位形等離子體??盡管使用Ｍｉｎｉｍａｌ－Ｂ磁場(chǎng)位形會(huì)帶來(lái)工程上的困難和造價(jià)的提高
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]2015年世界能源發(fā)展形勢(shì)分析[J]. 閆勇. 中國(guó)能源. 2016(04)
[2]KMAX實(shí)驗(yàn)裝置中的重點(diǎn)研究問(wèn)題[J]. 孫玄,劉明,謝錦林,余羿,林木楠,張情. 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2014(05)
[3]ICRF Experiments and Potential Formation on the GAMMA 10 Tandem Mirror[J]. M.ICHIMURA,T.CHO,H.HIGAKI,M.HIRATA,H.HOJO,T.IMAI,K.ISHII,M.K.ISLAM,A.ITAKURA,I.KATANUMA,J.KOHAGURA,Y.NAKASHIMA,T.NUMAKURA,T.SAITO,Y.TATEMATSU,M.WATANABE,M.YOSHIKAWA. Plasma Science and Technology. 2006(01)
博士論文
[1]EAST托卡馬克上的先進(jìn)集成微波反射計(jì)診斷系統(tǒng)[D]. 胡健強(qiáng).中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
本文編號(hào)：2914825
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