【摘 要】
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低杂波电流驱动是实现托卡马克装置稳态运行的一种重要的非感应电流驱动手段,它是通过大功率微波来加热等离子体和驱动等离子体电流,波能通过天线耦合至等离子体。天线的结构
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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低杂波电流驱动是实现托卡马克装置稳态运行的一种重要的非感应电流驱动手段,它是通过大功率微波来加热等离子体和驱动等离子体电流,波能通过天线耦合至等离子体。天线的结构性能直接关系到等离子体加热效果和驱动效率。
本文在调研国内外低杂波天线应力研究状况的基础上,结合东方超环EAST装置及其低杂波天线的实际情况,拟定了低杂波天线应力问题研究的思路及方法。
论文首先以2.45GHz低杂波天线为例,详细分析了限制器位形下等离子体电流指数衰减时天线电磁应力状况,接着研究了不同情形下的天线电磁问题,结果表明:限制器位形下,等离子体电流衰减时天线所受到的径向电磁力及力矩要分别大于双零位形时的情形;同种位形下,等离子体电流线性衰减时天线的径向电磁力及力矩要略大于指数衰减的情形;限制器位形下最大电磁力方向处于径向上,而双零位形则为纵向上:两种位形下,径向力矩均远大于其它两个方向上的力矩。热问题方面,充分考虑目前实验条件参数,利用有限元程序求解了2.45GHz低杂波天线的温度、热应力及形变,分别讨论了导体损耗、水冷板前端铜热沉长度、流速及水冷板厚度对低杂波天线温度的影响。
论文还实例计算了EAST装置几个典型实验炮号下2.45GHz低杂波天线的电磁力、力矩和温度分布,对比发现数值计算结果和实验测量值基本一致。最后,论文用同样的方法研究了6MW,4.6GHz低杂波天线的电磁应力及热应力问题。
本文的研究成果对低杂波天线的相关设计具有重要的参考价值。论文对低杂波天线电磁应力及热应力问题的系统性研究在国内尚属首次,其中关于应力问题研究的许多思想和方法都是原创性的。
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