基于M-C方法模拟分析NBI真空压力分布的影响因素

中性束注入装置(Neutral Beam Injector,NBI)是产生高能中性粒子束用以加热托卡马克等离子体的装置.NBI真空压力分布是影响中性束传输效率特别是再电离损失的关键因素之一.本文研究分析了HT-7托卡马克NBI实验装置的工作原理和结构特点,利用Monte-Carlo方法建立NBI实验装置主真空室及飘移管道内分子运动及碰撞的相关模型,并进行编程实现对NBI实验装置真空压力分布模拟计算.模拟计算和实验结果表明:主真空室低温冷凝泵抽速为4×105L/s时,主真空室压力在脉冲充气过程中维持在10-3Pa量级;飘移管道低温冷凝泵抽速为4×104 L/s时,飘移管道压力维持在10-4Pa量级.文章的结论为中性束传输过程中再电离损失的研究提供了理论依据.     

EAST-NBI低温真空系统

为了产生并维持中性束生成与传输过程所要求的洁净真空压力分布环境,设计了全超导托卡马克核聚变实验装置"东方超环"(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)的中性束注入器(Neutral Beam Injector,简称NBI)的低温真空系统。对低温真空系统的总体布局、低温冷凝屏的结构设计、冷却方式与冷量供应、运行温度的确定等关键问题进行了详细分析。通过性能测试,验证了所设计的低温真空系统能满足EAST的NBI(简称EAST-NBI)对洁净真空压力分布环境的要求。     

基于M-C方法的EAST-NBI束流输运空间气体粒子分布模拟

中性束注入器(Neutral Beam Injector,简称NBI)是产生高能中性粒子辅助加热托卡马克(EAST)等离子体和驱动电流的装置。基于EAST-NBI装置,应用稀薄气体动力学理论研究分析了EAST-NBI束流输运空间气体粒子物理行为及特征,建立EAST-NBI束流输运空间物理模型,采用蒙特卡罗(M-C)方法及Matlab软件对EAST-NBI束流输运空间气体粒子进行三维编程数值计算模拟,得到EAST-NBI束流输运空间气体粒子分布规律及真空压力呈梯度分布规律。经NBI实验运行验证,吻合NBI实验运行工况,且实现了其真空低温系统的差分功能。为EAST-NBI装置关键部件的结构设计和优化提供工程经验。     

中性束注入器真空系统差分抽气性能优化研究北大核心CSCD

中性束在真空室内传输的过程中需要一个真空梯度分布的环境,EAST中性束注入器(NBI)的真空室采用差分式结构来满足真空梯度分布的要求。真空室内气体挡板安装位置的不同会影响真空空间气体分子密度分布,从而对真空梯度的分布产生影响。运用Molflow软件模拟分析气体挡板在不同安装位置情况下,真空室内真空梯度和后低温冷凝屏热负荷分布的分布情况,分析得出了L=1.35~1.38 m是气体挡板最佳的安装位置。为CFETR NBI真空室的真空梯度的设计提供一定的借鉴和参考。     

中性束注入器真空系统差分抽气性能优化研究

中性束在真空室内传输的过程中需要一个真空梯度分布的环境,EAST中性束注入器(NBI)的真空室采用差分式结构来满足真空梯度分布的要求。真空室内气体挡板安装位置的不同会影响真空空间气体分子密度分布,从而对真空梯度的分布产生影响。运用Molflow软件模拟分析气体挡板在不同安装位置情况下,真空室内真空梯度和后低温冷凝屏热负荷分布的分布情况,分析得出了L=1.35～1.38 m是气体挡板最佳的安装位置。为CFETR NBI真空室的真空梯度的设计提供一定的借鉴和参考。     

中性束注入器真空系统设计

中性束注入器（NBI）真空系统的性能对束传输效率以及整个束线内相关部件的使用寿命与使用安全影响极大。本文结合中性束注入器对真空系统的要求，对真空室的结构选择及气源分布进行了分析并对各气源的气量大小进行了计算。为NBI设计了一套以4．2K液氦低温冷凝泵为真空主抽泵并配以涡轮分子泵机组的抽气系统，采用此真空系统的NBI系统具有良好的真空性能。     

四极质谱计在超导托卡马克装置上的应用

四极质谱计广泛用于托卡马克装置上,用来监测聚变装置的真空品质,为真空系统的状态提供判断依据。本文介绍了四极质谱计在全超导非圆截面托卡马克装置(EAST)上的多种应用,为聚变装置的第一壁处理和聚变过程中多种残余气体成分含量变化提供数据。实验证明四极质谱计是EAST装置真空系统运行、等离子体与器壁相互作用研究过程中一种较为基础的测量工具。     

中性束注入器低温真空空间气体温度分布模拟研究

中性束的生成与传输过程需要真空梯度分布环境,准确掌握真空室内的真空度及其分布对中性束的调试和运行有非常重要的意义。受低温真空空间不同区域的器壁温度影响,真空室内空间气体温度具有特定的分布特性,该特性对准确测量并最终确定其真空度有关键性影响。本文基于Molflow软件模拟分析了全超导托卡马克中性束注入器(EAST-NBI)真空室内的气体分子碰撞频度和气体分子数密度分布,获得了真空空间不同区域的气体温度分布,为根据温度分布修正特定真空测量点的测量结果提供了依据,提高了真空度的测量精度。     

中性束注入器低温冷凝泵性能测试

中性束注入器(NBI)是一套用来产生高能带电粒子并进行中性化的设备.优良的动态真空特性是NBI获得高的束传输效率的重要保证.对布置于NBI主真空室的低温冷凝泵进行了低温抽气特性测试,结果表明,使用该泵能获得满足NBI要求的动态真空.     

EAST超导托卡马克装置真空抽气系统

真空系统在EAST全超导托卡马克装置中是非常重要的组成部分,它主要由内真空室抽气系统和外真空室抽气系统组成。内真空室抽气系统主要由主抽系统、偏滤器抽气系统、低杂波抽气系统组成,主要为等离子体的稳定运行提供清洁的超高真空环境;外真空室抽气系统主要由主抽系统、电流引线段抽气系统及低温阀箱抽气系统组成,主要为超导磁体的正常运行提供真空绝热条件。EAST真空抽气系统经过三轮物理实验的不断改造和完善,目前基本满足了等离子体物理实验的需要。     

HL-2A装置中性束注入器高抽速钛泵及其实验运行分析

针对中性束注入等离子体加热过程中的高真空条件要求,借助于国际合作方式,我们为HL-2A 装置中性束注入器设计了一种大吸附面积的高抽速钛泵系统.钛泵系统抽速设计值为30万L/s,由两台大泵和一台小泵组成,两台大钛泵分别置于注入器主真空室左右两侧,小钛泵置于注入器副真空室右侧.运行实验结果表明,钛泵完全满足HL-2A中性束注入实验的要求.本文主要介绍了钛泵的工程设计和实验运行结果,简要分析了HL-2A装置中性束加热系统高抽速钛泵的运行特点.     

HL-2A中性束注入器送气实验

为满足HL-2A中性束加热的需求,我们为HL-2A的NBI注入器研制了脉冲送气回路及其控制系统,系统的核心流量控制部件为PEV-1压电晶体阀,主要是根据气压测量结果调整压电阀电源输出脉冲电压波形来控制压电阀的流导.为克服了压电阀性能参数离散,对不同离子源的送气回路进行了单独标定.送气实验结果表明,离子源放电室气压控制精度达到了0.05Pa,通过调整不同压电阀电源输出波形,减小了束线4个离子源送气回路之间相互影响,得到了平稳的离子源工作气压.     

用于中性束注入器的4.2 K液氦低温冷凝泵的设计

在中性束注入器的研制中 ,大抽速低温泵的设计是其中非常重要的一部分。本文结合中性束注入器对真空系统的要求 ,介绍了中性束注入器真空系统的构成 ,并以布置于中性化室部位的低温泵为例 ,详细阐述了用于中性束注入系统的低温泵的结构设计以及抽速确定、冷凝面积确定等关键问题 ,成功设计了一套完全满足中性束注入系统对动态真空度要求的低温泵。     

NBI离子源源头电源控制系统研究与设计

中性束注入(NBI)加热被国际聚变界公认为最有效的加热手段,其离子源源头电源控制系统的研制是中性束注入器的关键技术之一。通过研究高电压、高磁场环境对控制系统的影响,综合系统灵活性、易维护性、稳定性等诸方面因素设计了离子源源头电源控制系统,并开发了上位机监控程序、PLC程序和相关的硬件接口电路以及现场模糊控制系统。离子源源头电源控制系统为用户提供了良好的人机操作界面,经在测试平台的离子源起弧实验证明,有效地提高了NBI离子源放电实验的效率,为今后的NBI束线装置工程设计和研制奠定了基础。     

中性束注入器Tank充气特性对离子源放电的影响

利用对PV-10型压电阀定标实验,研究了中性束注入器Tank内补充气体的参数对离子源放电弧电流的影响,对比压电阀脉冲电源的脉宽和幅值,显示后者对Tank内补充气体量具有更显著的线性关系.据此进行的中性束注入器离子源放电实验结果表明,采用压电阀定标值计算获得的参数,可以稳定重复地获得最大放电脉宽达到400 ms的等离子体弧电流,为下一步向托卡马克装置注入高能中性粒子束奠定了应用基础.     

基于PLC现场总线通讯的NBI真空测量与控制系统设计

针对拟建的NBI综合测试平台,设计了真空测量与控制系统,介绍了系统的结构及功能。根据系统要求及操作规范,以PLC作为控制核心,梯形图作为编程语言,触摸屏作为人机界面,组建了完整的控制系统,以实现自动运行。上位机的组态软件通过RS485总线通讯实现真空系统的自动控制以及真空度的在线实时监测与显示。该控制方案具有硬件简单可靠、组态灵活、软件运行稳定的特点,能够满足NBI对辅助抽气系统的真空测量与控制的要求。     

Color-tunable anisotropic optical films fabricated using perylene diimide mixed with naphthalene benzimidazole

Naphthalene benzimidazole compound (NBI) was synthesized and mixed with perylene diimide (PDI) in order to modulate the absorbance wavelength of an optically anisotropic film between 400 and 550 nm. Equimolar mixture of NBI and PDI could form an ordered lyotropic liquid crystal (LLC) phase in 16.5 N formic acid solution when the solid content was larger than 20 wt.%, even though NBI salt itself did not show any LLC behaviors in all range of concentration. With increasing the content of NBI in NBI/PDI solution, the intensity of absorbance bands between 400 and 450 nm increased but polarization efficiency (P_eff) of the oriented films decreased. Based on the polarized optical microscopy morphological observations, it was realized that the orientation of PDI was hindered by the formation of NBI aggregates. When the molar ratio of NBI and PDI was 0.25, P_eff of the oriented film exhibited 84.1% at 475 nm and 49.8% at 400 nm, which can be compared with those (90.4% at 486 nm and 30.2% at 400 nm) of the oriented film without NBI.     

中性束注入系统热测靶设计

介绍了中性束注入系统热测靶的测量原理,提出了热测靶的设计方案,并对测量误差进行了分析,介绍了中性束注入系统束线上束流功率和功率密度分布的测量方法,对中性束注入系统也作了简单介绍.     

自适应多用户信号检测器的抗窄带干扰性能分析

分析了自适应多用户信号检测器在多址干扰与窄带干扰共存条件下的系统性能，理论推导软件模拟结果证实它能有效地同时消除多址干扰和窄带干扰带来的影响。