ECRH传输系统波纹圆波导设计与研究

摘要

质量数很小的两个原子核在一定条件下重新组合成一个质量数较大的原子核,会释放出能量,这就是人类利用核能的另一重要途径,即核聚变。核聚变的原料资源氘和氚蕴藏丰富,单位质量的氘氚聚变所释放的能量远远大于单位质量的铀-235裂变所释放的能量,这是聚变核反应作为一种潜在的新能源的突出优点之一。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器,它的中央是一个环形的真空室,外面缠绕着线圈,在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场,将其中极其高温的等离子体聚变物质约束在环形容器内,以达到聚变反应的目的。聚变装置托卡马克中,为了能将等离子体加热到聚变临界温度以上,需要采用辅助加热手段,电子回旋共振加热是受控热核聚变中一种非常重要的辅助加热手段。
　　本文首先介绍了电子回旋共振加热系统的特点以及基本组成部分,接着介绍了电子回旋共振加热系统的传输系统,引出了传输系统的组成部分以及相应的功能,重点研究了波纹圆波导结构组成、耦合模式、制作材料以及传输特性等问题。在此基础上,确定了适用于J-TEXT托卡马克ECRH传输系统框图,利用HE11模微波在波纹圆波导中传输的传输特性,设计传输频率为110GHz的波纹圆波导,并分析计算ECRH传输系统中的各种损耗问题。

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1 绪论

1.1 核聚变的发展以及研究状况

1.2 ECRH系统

1.3 ECRH传输系统

1.4 课题研究的重点

1.5 课题的主要工作

1.6 论文的主要内容

2 传输线的基本理论

2.1 导波理论

2.2 圆形波导的特性

2.3 波纹圆波导的特性

2.4 本章小结

3 J-TEXT托卡马克ECRH系统传输线设计

3.1 J-TEXT托卡马克ECRH传输系统方案

3.2 波纹圆波导截面及材料选择

3.3 波纹圆波导设计

3.4 本章小结

4 传输线的损耗分析

4.1 高斯束与波导内HE11模的耦合损耗

4.2 波纹圆波导内的损耗分析

4.3 换向波导内的损耗分析

4.4 传输线内真空环境的分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献