j-text托卡马克诊断中性束注入器系统与电荷交换复合光谱谱仪设计与搭建

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1、分类号学校代码密级博士学位论文肺马克诊断中性束注入器系统与电荷雄复合光谱谱仪册与学位申请人：迟源学科专业：电气工程指导教师：庄革教授答辩日期：年月日ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofDoctorofPhilosophyinEngineeringDesignandConstructionWorksonDiagnosticNeutralBeamInjectorandChargeExchangeRecombinationSpec

2、troscopyforJ-TEXTTokamakCandidate:ChiYuanMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.ZhuangGeHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074，华中科技大学博士学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中己经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研宄做出贡献的个人和集体，均己在文中

3、以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名日期：年￡月工。日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，卩：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、縮印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本授权书。不保密立。请在以上方框内打“々”曰期：年月曰曰期：年月曰华中科技大学博士学位论文摘要托卡马克是和平利用聚变能的理想手

4、段。等离子体转动与托卡马克等离子体的约束和输运密切相关，其已成为托卡马克物理研究的热门课题，国内外各大装置积极发展转动相关诊断技术，其中电荷交换复合光谱（被认为是最为行之有效的测量手段之一。为开展托卡马克约束和输运相关物理问题的研究，本实验室致力于发展一套基于诊断中性束注入器（的电荷交换复合光谱系统，增强托卡马克等离子体诊断方面的实力。本论文的主要工作目标即为诊断中性束注入器及电荷交换复合光谱光谱仪的设计与搭建。诊断中性束注入器的前身是托卡马克配套设备，它曾服务于多个托卡马克装置。为满足托卡马克物理实验要求，我们对其进行重建与升级，

5、重点放在中性束调制和实时束参数测量之上。诊断中性束注入器外围配套系统（电源、真空、水冷、进气）及多普勒光谱诊断系统重建与升级方案参考主流注入器技术。为满足中性束调制需求建造一套容量电源，使得注入器离子源达到、离子束引出能力，并通过设置控制程序实现调制比的调制注入。电源具有量级投入、沖量级打火保护能力，保障离子源安全运行。实时束参数测量使用在中性束离子源测试平台完成的多普勒频移光谱诊断系统方案，通过焦距镜头及多道传输光纤组成的收光系统在焦距型光谱仪中获得注入器不同位置线多能量峰光谱。为计算离子束及中性束参数开发一套通用谱线分析程序，在

6、中性束注入实验过程中完成多高斯曲线拟合，并利用束气体发射光谱模型及展宽模型计算束能量成分和束散角，掌握中性束参数从而保证电荷交换复合光谱获得正确结果。在电荷交换复合光谱诊断方面，改进一套光谱模拟程序，基于托卡马克等离子体、诊断中性束注入器及光谱仪器参数条件下，利用相关物理过程的数学模型预测电荷交换复合光谱诊断结果，设计空间分辨力优于、径向完全覆盖的多道环向电荷交换复合光谱诊断系统，并依据预测结果完成配有、分辨力达华中科技大学博士学位论文到的型光谱仪搭建。改进的光谱模拟程序应用于托卡马克电荷交换复合光谱系统的信噪比分析，结果表明由等离

7、子体边界至芯部信噪比逐渐减小，在任意径向位置能够达到速度测量±、温度测量±的精度要求。关键词：托卡马克诊断中性束注入器电荷交换复合光谱华中科技大学博士学位论文，，华中科技大学博士学位论文，、：华中科技大学博士学位论文目录摘：绪论能源需求与托卡马克等离子体转动等离子体转动诊断技术概况中性束注入器研究进展主动电荷交换复合光谱诊断本文的研究内容诊断中性束注入器系统诊断中性束注入器系统诊断中性束注入器的重建与升级本章小结电荷交换复合光谱诊断原理等离子体中原子能级布居电荷交换激发过程电荷交换复合光谱线型影响因素电荷交换复合光谱诊断测量本章小结

8、电荷交换复合光谱系统的设计与搭建电荷交换复合光谱建设目标可见光光谱仪原理电荷交换复合光谱谱仪搭建华中科技大学博士学位论文本章小结总结与展望（总结展望致谢参考文献附录攻读学位期间发表的论文目录华中科技大学博士学位论文绪论能源需求与托卡马