EAST强流离子源电源系统的初步测试运行

测试NBI大功率强流离子源的综合测试台正在建设,已研制了离子源等离子体发生器电源系统、等离子体电极高压电源及梯度极分压器、抑制极负高压电源等电源系统,以及高压传输线及缓冲器,在测试台上开展了对EAST中性束注入器第一台兆瓦级强流离子源样机进行整体电源系统测试和离子源起弧放电的初步测试,完成了离子源电源系统初步性能测试及...     

双潘宁离子源等离子体发生器电源系统

针对强流双潘宁离子源等离子体发生器电源系统的特殊要求,介绍了灯丝电源和弧电源的组成及其作用,并对其主电路设计思路进行了相关的分析。离子源等离子体放电实验结果表明,该套等离子体电源系统达到了设计指标要求。     

HL-2中性束注入器离子束系统的设计计算

在受控核聚变研究中,中性束注入已经成为加热等离子体的有效手段。中性束注入器的关键部分是离子束系统,它的性能决定了中性束注入的效率和效果。文章就大功率中性束注入器离子源及离子引出、加速系统主要工作参数的设计计算方法进行了论述,并给出了HL-2装置中性束注入器离子束系统的计算结果。在强流离子束引出、加速系统束光学特性的数值计算程序中,考虑了离子源等离子体参数、等离子体弥散电子及离子束内部空间电荷效应对束光学性能的影响。计算表明,对于设定的55kev,80A的离子束系统,氢和氘离子束的匹配流密度分别为0.22A·cm~(-2)和0.155A·cm~(-2)。     

基于Saber的5MW中性束注入弧电源仿真设计

强流离子源是HL-2M装置5 MW中性束注入加热系统的核心部件,离子源通过弧电源加速初级电子至高能态,碰撞气体分子,产生等离子体。所以,弧电源对于离子源维持稳定的弧放电非常重要。本文利用Saber软件建立了弧电源的主电路模型,设计并仿真了弧电流的恒流控制、打坑控制以及超级电容的恒流充电控制、恒功率放电控制等。这种方法不仅提高了弧电源电路的分析和设计效率,缩短了系统研制的周期,还可用于实际系统的故障分析和控制参数的整定,降低实验风险。实验结果表明,弧电源的真实输出与仿真输出结果相符。     

HL-2AMW级中性束注入系统弧流电源设计

中性束注入是磁约束受控核聚变实验装置中加热等离子体最有效的方法之一。针对中国环流器2号中性束大功率离子源的特点,从系统功能、主电路拓扑结构、控制硬件及控制时序等方面对弧流电源进行设计。整个电源由低位移相交流调压、高压隔离降压变压器、整流滤波和电流快速转移电路4部分组成。IGBT与电阻串联组成电流快速转移阵列电路,与离子源并联,可实现电流单次或多次快速转移、参数远程设定,有效用于强流离子束的引出和保护。选用DSP和CPLD电路技术实现低位与高位控制器。实验数据显示,该电源最大输出为200kW/1000A,纹波小于2％,开关上升下降时间达μs级。目前,该电源已安全运行3年,可靠性高,完全满足装置离子源及系统要求,也可应用于其它等离子体技术应用场合。     

EAST中性束注入射频离子源放电模拟研究

中性束注入加热是核聚变中非常重要的一种辅助加热手段,离子源所能达到的性能决定了东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST)中性束注入所能达到的指标。为了实现长脉冲和高功率加热的需求,采用射频离子源取代传统的热阴极离子源已成为未来离子源发展的一种趋势。本文对射频离子源的结构设计和放电特性进行了理论模拟研究,给出了线圈匝数、匝间距、驱动器尺寸、放电气压和射频功率等参数与等离子体参数间的关系,为接下来射频离子源的研制和实验奠定一定的理论基础。     

EAST-NBI离子源电极打火分析及处理

强流离子源是EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)中性束注入器(Neutral Beam Injector,NBI)最关键的核心部件,其能达到的性能在很大程度上决定了EAST中性束注入器所能达到的指标。离子源在束引出时电极打火现象偶有发生,这对于离子源的正常运行有非常严重的影响,甚至危害离子源的寿命。本文结合离子源运行过程中的束引出实验波形和水流量热计(Water Flow Calorimetry,WFC)系统的测量数据得出等离子体发射面的束流光学系统一直处于非最佳聚焦状态是导致打火的原因,试通过优化高压投入时刻等离子体与高压的匹配,实现高压的稳定投入有效抑制打火现象的发生,并且给离子源加入硬件保护机制,为离子源安全稳定运行奠定基础。     

强流负氢离子源电源参数的精确测量

强流负氢离子源处在-30kV的高压电位上,供电系统包括:灯丝电源、弧压电源、吸极电源、等离子体极电源和IS偏压电源。这5套电源能独立供电,独立调节,同时又相互关联,其相互关系如图1所示。灯丝电源、弧压电源为稳流源,其余电源均为稳压源。对一稳定的等离子体放电腔,H离子的强度正比于弧流,弧流与弧压决定灯丝发射电子的速率。电子的发射速率和H离子的浓度还与灯丝直径、形状及放电腔内氢气注入量等因素有关。灯丝、弧压、吸极、等离子体极4套电源分别由低压和高压两部分组成。低压包括交流输入、调整、稳定等回路,高压包括高压隔离、变压…     

一台可产生直流束和微秒脉冲束的ECR离子源

ECR离子源与其他离子源相比具有一些优点。例如在放电室中具有较低的工作气压,能产生均匀的高密度等离子体,由于无热阴极可耐腐蚀气体,工作寿命长、发射度小、高原子离子比和束流强度大。所以,应用在中子发生器中具有良好发展前景。专门应用于中子发生器的ECR离子源既可引出直流离子束,又可引出微秒脉冲离子束。介绍了这种ECR离子源的工作原理和结构,给出了测量到的主要参数和脉冲波形。     

HL-2中性束注入器离子束系统的设计计算

在受控核聚变研究中,中性束注入已经成为加热等离子体的有效手段。中性束注入器的关键部分是离子束系统,它的性能决定了中性束注入的效率和效果。文章就大功率中性束注入器离子源及离子引出、加速系统主要工作参数的设计计算方法进行了论述,并给出了HL-2装置中性束注入器离子束系统的计算结果。在强流离子束引出、加速系统束光学特     

HL-1M等离子体加料密度特性

等离子体加料和密度控制是磁约束核聚变基本研究内容之一。HL-1M实验装置用8发PI系统与SMBI和GP组成联合加料系统,以它们相互配合进行了一系列放电实验,取得了丰硕的成果,本文就等离子体电子密度、改善约束特性与燃料粒子注入深度、放电装置器壁再循环的关系等结果作一介绍。     

基于微机电系统技术的薄膜离子源制备与实验研究

基于微机电系统技术的薄膜离子源是芯片型中子发生器的关键部件。本文通过在陶瓷基底上制备图形化钛膜并利用3层陶瓷重叠的方法获得了薄膜离子源样品,采用平板探针法和激光共聚焦显微镜得到了薄膜离子源的离子电流及其电极烧蚀特性,并进一步利用高速相机和光谱仪得到了薄膜离子源的放电发光演化图像和等离子体组分信息,最后基于实验结果分析揭示了薄膜离子源放电的工作机制。     

基于微机电系统技术的薄膜离子源制备与实验研究

基于微机电系统技术的薄膜离子源是芯片型中子发生器的关键部件。本文通过在陶瓷基底上制备图形化钛膜并利用3层陶瓷重叠的方法获得了薄膜离子源样品,采用平板探针法和激光共聚焦显微镜得到了薄膜离子源的离子电流及其电极烧蚀特性,并进一步利用高速相机和光谱仪得到了薄膜离子源的放电发光演化图像和等离子体组分信息,最后基于实验结果分析揭示了薄膜离子源放电的工作机制。     

用于ITER中性束注入器的大体积负离子源的改进

对负离子源进行了改进以实现用于国际热核实验堆（ITER）的大功率中性束注入器，已在植入铯的多会切等离子体发生器中在0．1Pa的非常低的气压下产生了31mA.cm^2-(H^-)的强负离子电流密度，该等离子体发生器与ITER源有着相同的概念，对于一个真空绝缘的加速器，已完成了达1．8米的长距离真空间隙的耐压实验，已表明从真空击穿到气体放电的气压距离乘积（pd)的过渡区约为0．2Pa.m，这离ITER源的运行区足够高了，在试验和实验的基础上建造了真空绝缘加速器样机，成功地证实了高能H^-束加速达到970keV,37mA,1s。     

EAST-NBI抑制极电源IGBT串联技术的研究

中性束注入器(Neutral Beam Injector,NBI)是东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)核聚变实验装置辅助加热的重要组成部分。目前NBI离子源引出系统采用四电极结构,即加速电极、梯度电极、抑制电极和地电极。抑制极电源是为其中的抑制电极提供负电位的高压直流电源。根据抑制极电源输出特性的要求,输出端采用串联绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)作为调制开关。为研究IGBT串联技术对均压效果和抑制极电源输出特性的影响,采用PSpice软件对IGBT开关进行了建模,并进行了不同电路参数下的仿真。仿真表明:一定条件下,电阻电容二极管(Resistance Capacitance Diode,RCD)缓冲电路中电容参数对动态均压效果和电源关断特性具有决定性影响,缓冲电阻影响电容的放电时间及放电电流峰值。最后给出了相应的实验测试结果。该研究结果可以明确缓冲电路参数与均压效果以及抑制极电源开关特性之间的定量关系,为抑制极电源开关特性的进一步优化及其与加速极电源的特性匹配提供数据指导,对于NBI离子源的安全稳定运行具有重要意义。     

支持气体对弧放电离子源的有益作用

在弧放电等离子体离子源中,用支持气体改善离子源的工作已有三十年的历史。美国ORNL在Calutron源中引进N_2或惰性气体。1973年Freeman提出,蒸汽未放电时,先用惰性气体帮助放电,直到蒸汽能建立放电时就停止供气。1977年Hudson等报道了用支持气体提高Ne~(6 )流强。但是,支持气体在弧放电离子源中的作用,至今尚未深入研究,     

六硼化镧阴极在双等离子体离子源中的应用

一、引言早在50年代初,J.M.Lafferty就研究了六硼化镧阴极的电子发射特性。70年代中期以后,六硼化镧阴极广泛地应用于现代技术的许多领域。例如,等离子体发生器、强流离子源(包括用于聚变研究中的中性束注入源)、电子显微镜、质谱仪和一些电子器件(真空规管,热电离变换器等)。     

基于中子管离子源的放电电流特性测量

离子源是中子管的核心部件,其放电电流特性与离子源电压、管内真空度和磁场变化有关。该设计通过由离子源、控制台和真空计所组成的实验装置,对离子源放电电流特性进行测量,可得到离子源放电规律,找到其最佳工作状态和工作参数,提高产品质量。     

离子源研究中的光谱诊断

在离子源研究中,光谱分析作为一种重要的实验手段具有不可替代的优越性和便利性.作为一种非接触式的等离子体诊断手段,光谱分析可以在不影响离子源放电工作状态的前提下,对离子源放电等离子体的有关参数迅速作出测量和判断.本文列举了光谱诊断方法在离子源研究中的几种典型应用.     

HL-1M 中性束注入器快速断电保护器

介绍了用于ＨＬ－１Ｍ中性束注入器电源系统中的一个快速断电保护器。它能快速探测注入器过黉，过流和打火击穿等运行故障并给出故障信号，以便快速分断电源，保护离子源和电源本身免于损坏。详细介绍了电路结构，工作原理和实验结果。保护器在强线路干扰和电磁干扰下可靠工作。