east新型icrf加热天线设计与研究final

《east新型icrf加热天线设计与研究final》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、分类号密级UDC编号中国科学院研究生院硕士学位论文EAST新型ICRF加热天线设计与研究王成昊指导教师宋云涛研究员中国科学院等离子体物理研究所申请学位级别硕士学位学科专业名称精密仪器及机械论文提交日期2010年4月论文答辩日期2010年5月18日培养单位中国科学院合肥物质科学研究院学位授予单位中国科学院研究生院答辩委员会主席教授声明本人呈交的学位论文《EAST新型ICRF加热天线设计与研究》，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内

2、容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。　　　　本人签名：日期：摘要摘要离子回旋共振加热是托卡马克装置中非常有效的辅助加热手段之一。随着EAST超导托卡马克装置的建成，及双共振环(RDL)离子回旋加热天线的投入使用，离子回旋共振这种经济有效的加热方式为EAST装置实验提供了有力的保证。为了实现EAST装置1000秒以上稳态、高参数等离子运行的最终物理目标以及探寻更加合理有效

3、的离子回旋加热方式等目的，必须研制另一套离子回旋加热天线。本课题主要围绕新型离子回旋加热天线机械结构部分的设计，关键部件的相关结构、传热及电磁等分析以及天线加工制造进行论述。首先对天线的设计目标及设计准则进行描述，并介绍了天线的基本结构及其关键部件。根据其物理及工程要求，参考国内外天线的成功案例并结合EAST托卡马克装置实际情况，完成离子回旋加热天线总体结构设计以及其关键部件，电流带，法拉第屏蔽，真空传输线以及真空馈口的设计。对新型离子回旋共振加热的分析采用有限元方法，根据EAST及ICRF天线运行

4、时的实际工况，首先分析法拉第屏蔽、电流带在等离子破裂及在由Halo电流引起的感应电流等作用下所产生的电磁力，及其应力分布。同时，对真空馈口的电场分布及电压驻波比等电物理特性以及在加热频率下的高频特性进行了分析计算。其次，结合EAST基本运行参数，对法拉第屏蔽及电流带进行了不同结构、不同工况下的传热分析，获得其温度分布，并对在法拉第屏蔽及电流带上所产生的热应力等进行分析模拟，对于真空馈口在加热频率下的发热量进行计算，比较真空馈口在自然冷却及主动冷却两种条件下的温度分布及应力分布。最后综合所有工况对法拉

5、第屏蔽、电流带及真空馈口等进行结构分析，验证设计的合理性、安全性及可靠性。新型离子回旋加热天线成功的进行了加工制造以及整体装配工作，并于2010年3月进行了工程调试及EAST春季实验，为等离子体提供了1.2MW的加热功率计诸多关实验数据，验证了新型离子回旋加热天线的结构运行性能及计算仿真结果。关键词：EAST超导托卡马克；离子回旋加热天线；法拉第屏蔽；电流带；真空馈口；有限元分析；EAST实验3131AbstractDesignandStudyofnewtypeICRFantennaforEASTS

6、uperconductingTokamakDeviceChenghaoWang(Subject:PrecisionInstrumentandMachinery)DirectedbyProfessorYuntaoSongAbstractIonCyclotronRangeofFrequency(ICRF)heatingisoneoftheveryeffectivewaysforauxiliaryheatinginEASTsuperconductingTokamak.Withthesuccessofbri

7、ngingtheprimaryResonantDoubleLoop(RDL)ICRFantennaintooperation,theadvantageofeconomicalandeffectiveofICRFheatinghasprovidedstrongsupportfortheexperimentofEAST.TomeetthefinalaimofEAST:over1000secondssteadystateandhighparameterplasmaoperation,aswellassea

8、rchformorereasonableandeffectivewayofplasmaheating,itisverynecessarytodevelopanothernewICRFantenna.Thisthesisdetailsthemechanicaldesignofantenna,structural,thermalandelectromagneticanalysisofkeycomponentsandmanufacturingofantenna.Firstl