中性束注入

摘要： 基于射频负离子源的中性束注入系统是高功率长脉冲(稳态)运行中性束注入系统的最佳选择。负离子源是中性束注入系统的核心部件,需要实现稳定的负离子束引出和加速。在负离子源的运行过程中引出负离子电流会发生变化,尤其在长脉冲、高能量运行条件下会更加明显,因此无法满足稳定运行的要求。为了实现引出束流的稳定引出,开展了束流反馈控制研究,研发了一套基于射频功率调节的束流反馈控制系统,并将束流反馈控制系统应用在射频负离子源测试平台,开展了束流反馈控制测试。测试结果表明束流反馈控制系统能够实现对束流的实时反馈调节以获得束流的稳定引出,验证了基于射频功率调节的束流反馈控制的可行性,为高功率射频负离子源的研制提供支持。

摘要： 利用随时间演化的自由边界轴对称托卡马克代码(TSC)对中国聚变工程实验堆(CFETR)电流爬升阶段的放电进行数值模拟,给出了主要的等离子体参数、等离子体位形演化和线圈电流演化,分析了等离子体电流在中性束粒子辅助加热(NBI)和无辅助加热条件下CFETR电流爬升过程的伏秒数消耗,以及不同的中性束注入条件下的影响。结果表明,适当控制中性束粒子的注入时间及能量沉积剖面可以节省伏秒数消耗10%~25%左右。模拟结果对CFETR的工程设计具有一定的参考价值。

摘要： 中性束注入系统是磁约束核聚变研究中重要的等离子体加热、电流驱动和等离子体控制的手段之一。射频负离子源因其中性化效率高、使用寿命长,成为中性束发展的必然选择。引出电源负责在离子源引出电极与等离子体电极间形成一定的电势差,从而将负离子从等离子体发生器中引出。引出电源输出精度、投放时刻、上升时间和稳定性将直接关系到负离子束的匹配引出及恒定负离子束流的维持。本文设计了一套射频负离子源引出电源控制和采集系统,实现对引出电源高精度输出控制和关键参数的实时采集。测试结果表明引出电源控制和采集系统满足射频负离子源实验需求。

摘要： 等离子体放电过程中的气压会影响其电子的密度和温度,这对于实现核聚变辅助加热实验装置中使用的射频负氢离子源的稳态运行至关重要。为了保持等离子体的均匀性和提高离子源的工作效率,需要将离子源的等离子体激发过程中的气压和离子束引出过程中的气压保持在一定范围内。通过模拟离子源中真空度随气体流速,进气时间和抽气速度的动态变化,设计了硬件电路来控制电磁阀和质量流量控制器(MFC),以实现对气体流量的精确控制。在中国科学院等离子体所中性束注入器(ASIPP NBI)的射频(RF)测试设备中的实验结果表明,所设计的精确控制的气体流动策略具有更好的重复性以及更稳定的等离子体密度和均匀性。

摘要： 中性束注入弧电源的性能严重影响弧放电的稳定性和中性束加热的效率.HL-2A装置弧电源采用基于晶闸管相控调压和12脉波不控整流的线性电源技术;HL-2M测试束线弧电源采用基于超级电容和IGBT全控整流的开关电源技术.为了优化电源系统性能、改进弧放电稳定性,研究了采样频率对弧放电稳定性的影响.通过对两套电源控制系统进行建模,利用MATLAB仿真了不同采样频率下HL-2M弧流电源控制系统的阶跃响应性能和HL-2A的控制系统性能,分析了采样频率对系统性能的影响.利用离子源测试平台进行不同采样频率下的弧放电实验对仿真结果进行验证,实验结果与仿真结果一致.实验结果验证:采样频率对弧放电稳定性有很大影响,在频率可调范围内,增大采样频率,可以提高控制系统性能,优化弧放电稳定性;HL-2A弧放电不稳定的原因是晶闸管导通特性和滤波电路引起的.

摘要： 等离子体放电过程中的气压会影响其电子的密度和温度,这对于实现核聚变辅助加热实验装置中使用的射频负氢离子源的稳态运行至关重要.为了保持等离子体的均匀性和提高离子源的工作效率,需要将离子源的等离子体激发过程中的气压和离子束引出过程中的气压保持在一定范围内.通过模拟离子源中真空度随气体流速,进气时间和抽气速度的动态变化,设计了硬件电路来控制电磁阀和质量流量控制器(MFC),以实现对气体流量的精确控制.在中国科学院等离子体所中性束注入器(ASIPP NBI)的射频(RF)测试设备中的实验结果表明,所设计的精确控制的气体流动策略具有更好的重复性以及更稳定的等离子体密度和均匀性.

摘要： 为满足负离子源中性束注入系统对定时同步的功能需求,设计了射频负离子源分布式定时同步系统.通过精密时钟同步协议对中性束系统中的各子系统进行同步控制,建立统一的时钟基准.实现精准控制各子系统的投入时序以及运行时间,有效提高定时精准度,保证每炮实验完整有序进行.实验测试结果表明:目前同步控制精度控制在1 μs以下,满足时序控制需求.

摘要： 根据CFETR对NBI系统参数的需求,开展了CFETR NBI束源的概念设计,给出了束源的设计参数指标和总体设计方案.完成了大面积等离子体发生器和负离子加速器两部分的设计工作.

摘要： 射频负离子源数据管理系统旨在管理中性束注入实验中产生的诸如信号数据、日志记录、图像记录等大量实验数据,以直观高效地展示实验运行进展。该设计选择NI(National Instruments)系列板卡实现数据采集、应用MDSplus(Model Drive Systemplus)的模型树和脉冲树作为存储结构、配套jScope软件实现波形绘制,解决了中性束注入系统调试运行过程中产生大量的数据管理困难问题,实现了稳态大规模数据实时处理和统一管理。

摘要： 根据CFETR NBI系统运行需求,借鉴ITER和SPIDER控制系统设计经验和最新研制进展,参考CODAC设计思路,开展了CFETR NBI控制系统的概念设计,给出了控制系统总体设计方案和设计指标,并针对各功能单元开展了框架结构设计工作,可为CFETR NBI控制系统的工程设计提供技术支持。

摘要： 本文主要介绍最近围绕EAST中性束注入开展的相关理论与数值模拟研究。以基于蒙特卡洛方法的NUBEAM程序为主要工具，系统模拟了EAST中性束注入在不同束参数和不同的背景等离子体参数下的加热、电流驱动、驱动等离子体旋转的效果，探索优化控制中性束能量沉积剖面、中性束驱动电流剖面和束驱动旋转剖面的方法，为EAST装置高参数稳态运行提供理论与数值模拟支持。

摘要： HL-2A装置物理实验,在大功率电子回旋共振加热(ECRH)与中性束注入(NBl)加热条件下实现了具有边缘局域模的高约束运行模式(H-mode).H-mode放电中采用的补充加料方式分别是超声分子束注入和普通送气.本文描述了采用这两种补充加料方法实现H-mode的放电特征,比较了两种补充加料方法实现L-H转换功率的差别.

摘要： 一种高性能场反向构型（FRC）系统包括中心约束室、耦合到该室的两个偏滤器室、以及耦合到偏滤器室的两个直径相对的球马克注入器。磁性系统包括沿着FRC系统部件轴向地定位的准直流线圈。

摘要： 本发明公开了一种中性束注入器分布式定时同步方法和系统，包括时序和幅值同步输出控制方法和各子系统上位PC机系统时间同步方法。中性束注入器的安全、可靠、同步、实时运行需要各子系统拥有相同的触发脉冲和时钟基准，同时一炮实验结束后实验数据的有效对比分析与处理则要求各子系统提供的实验数据拥有相同的时间戳。本发明将硬件定时与网络时钟分发完美结合，实现对各子系统同步输出控制，满足了中性束注入系统实验同步运行与数据可靠标识的要求，为中性束注入系统可靠运行、集成扩展及数据对比分析处理提供有力保障。

摘要： 本发明公开用于中性束注入系统的低温泵组件运行控制方法，低温泵组件包括液氮杜瓦、液氦杜瓦、分子泵、罗茨泵、低温泵、温度测量控制装置，所述液氮杜瓦与低温泵内防辐射挡板连接，所述液氦杜瓦与所述低温泵内低温吸附面连接，低温吸附面上具有活性炭和加热丝，温度测量控制装置连接加热丝，分子泵、罗茨泵分别与低温泵连接；包括以下步骤：降温；稳态运行；再生过程；回温。本发明的有益效果：通过降温、稳态运行、再生、回温四个过程的控制来实现低温吸附泵高效稳定安全的运行，解决现有技术中没有适应于中性束注入系统的低温泵组件运行控制的方法。

摘要： 一种基于负离子的中性束注入器包括负离子源、加速器和中和器，以产生具有大约0.50至1.0MeV的能量的大约5MW的中性束。通过离子源产生的离子在注入高能加速器发射之前由静电多孔栅极预加速器预加速，该预加速器用来从等离子提取离子束并且加速至需要的束能量的一部分。来自离子源的束行进穿过一对偏转磁体，该对偏转磁体允许束在进入高能加速器之前从轴线移开。在加速到满能量之后，束进入中和器，在此其被部分地转换成中性束。剩余的离子种类通过磁体分离，并被导入静电能量转换器中。中性束行进穿过闸门阀并进入等离子隔室。

摘要： 本发明提供一种用于中性束注入器束流反馈控制装置及其控制方法，包括主真空室、偏转磁体、中性化室、离子吞食器、低温系统、辅助真空系统、水冷循环系统、进气系统、束线支撑机构、离子源、电源系统、漂流管道、远程控制系统、束流传感器、束流闭环控制系统，偏转磁体、中性化室和离子吞食器均安装于主真空室内部，漂流管道安装于主真空室一侧表面，中性化室设置于偏转磁体一侧表面，中性化室一侧表面设有引出孔，引出孔的位置与离子源的位置相适应，进气系统的一端与离子源的一端连接。本发明将引出束流作为反馈量，离子源的弧电源作为控制量，通过改进后的闭环控制算法，逐步提高弧电源的功率设定值，进而提高弧流，实现引出束流的稳定控制。

摘要： 有利于形成和维持具有优异稳定性以及粒子、能量和通量约束的FRC的系统和方法，并且更具体地，利用具有可调节束能量能力的中性束注入器来有利于形成和维持具有升高的系统能量和改善的支持的FRC的系统和方法。

摘要： 本发明公开了一种用于核聚变装置中性束注入加热系统的摇臂导轨装置，包括机械臂支撑座，固定机架，径向驱动部件；所述机械臂支撑座包括横向支撑架，可旋转的安装在固定基座上，底部安装有旋转支架用来支撑横向支撑架，横向支撑架上部则安装齿条轨道，用于驱动作用；所述径向驱动部件包括齿轮电机，顶升机构，机械臂，凹槽机构，安装机架装置，安装机架装置连接在机械臂支撑座上面，在侧面安装齿轮电机与机械臂支撑座上的齿条轨道进行啮合，另一侧则安装机械臂并在机械臂顶端做顶升机构，所述固定机架安装在墙体的固定基座，侧面通过轮带将电机与旋转支架连接在一起，主要是用来带动旋转支架上的机械臂能够同步转向的作用。

摘要： 本发明公开一种应用于中性束注入装置的高压直流综合传输线，主要由主高压导体、多个次级高压导体、主支柱绝缘子、多个次级斜拉绝缘子、接地屏蔽外壳、高压金属嵌件、低压金属嵌件、微粒捕捉陷阱和放置在主高压导体内部用于传输射频信号的波导、向其负载提供符合设计指标要求的电力供应的母排或同轴电缆以及传输来自射频负离子源各项诊断信号的信号线或光纤以及支撑主高压导体内部波导、母排或同轴电缆和信号线或光纤金属支架和绝缘气体等组成，解决了射频负离子源中性束注入装置电源系统的高压绝缘电力传输难题，为射频负离子源所需射频波导信号和各种诊断信号提供了绝缘性能良好的高压绝缘传输通道。

摘要： 本发明提供一种基于负离子源中性束注入装置的控制系统。其包括：CODAC系统、现场控制单元、连锁和保护系统、网络系统和音视频监控系统。本发明采用分布式控制技术设计，实现对负离子源中性束各子系统稳态运行、数据采集与共享、并对电源、低温真空、水冷循环、供气、铯注入、诊断等全过程各环节进行全面的实时监控、故障报警和连锁保护，满足了负离子源中性束注入装置运行中对控制系统稳定性的高要求。

摘要： 本实用新型公开了一种中性束注入系统低温泵温度测量电路，包括设置于低温吸附泵上的传感器模组、信号调理电路、控制器、电源模块以及用于将测试结果上传或外发的通信电路，所述传感器模组、信号调理电路、控制器以及通信电路顺次连接，所述电源模块为整个温度测量电路供电；本实用新型的优点在于：提供低温泵温度测量电路，实现中性束注入系统中关键部件也即低温泵的实时温度监控。