调频对ICRH天线系统单铁氧体阻抗匹配效果的研究

采用传输线理论分析了离子回旋共振加热(Ion Cyclotron Resonance Heating,ICRH)天线耦合阻抗变化时(2~8Ω),频率反馈控制对ICRH天线系统单铁氧体调谐器阻抗匹配效果的影响。模拟结果表明:在一定条件下,优化设计铁氧体长度及天线与单铁氧体调谐器之间的机械长度(归一化长度约0.540),结合频率反馈控制,单铁氧体调谐器可将ICRH天线系统的反射系数降低在0~8.4%以内,频率反馈相对频移范围为0.146%~0.134%,系统阻抗匹配响应时间(小于1 ms)满足天线耦合阻抗的快速变化。频率反馈控制的单铁氧体调谐器,不仅有效地缩小了匹配网络的空间尺寸,而且还能增强阻抗匹配效果。相关研究结果为离子回旋共振加热天线系统的设计提供了一定理论参考。

双鞍型天线与螺旋波等离子体的耦合距离对功率沉积的影响

采用自主编写的程序HWAP(helicon wave at plasma)模拟了双鞍型天线与均匀柱状螺旋波等离子体相互作用时耦合距离对功率沉积的影响。模拟结果表明:1)在一定实验条件下,双鞍型天线发射的波在等离子体中同时激发螺旋波和Trivelpiece-Gould(TG)波,控制天线耦合距离可改变TG波在等离子体边界附近的能量沉积分布;2)当天线耦合距离在一定范围内变化时(15.0~30.0 cm),耦合距离的大小能影响螺旋波和TG波在能量沉积过程中起的主导作用;3)当天线放置在等离子体中时,波在等离子体中沉积的总功率随耦合距离的增加而减少,当天线放置在等离子体边界和装置外壁之间时,总功率沉积先增加后减少,存在一个最佳耦合距离使功率沉积最大。

氢、氩柱状等离子体天线在非均匀磁场中的辐射特性研究

在非均匀磁场条件下建立氢、氩等离子体天线的二维轴对称模型,在低压条件下根据COMSOL软件计算结果对比分析磁场分布对单极柱状氢、氩等离子体天线辐射方向图、电子密度分布和增益性能的影响。当其他条件一定时,模拟结果表明:1)调控磁场和波频可控制氢、氩等离子体天线的辐射方向,在特定波频,氢、氩等离子体天线方向性好,副瓣小,通过调控磁场分布可在保持方向性不变的条件下提高氢、氩等离子体天线的增益;2)氩等离子体天线电子密度分布受磁场分布的影响比氢等离子体天线的大,氩等离子体天线电子密度分布不均匀,而氢等离子体天线电子密度相对均匀;3)磁场分布对氩等离子体天线增益的影响比氢等离子体天线的大,磁场主要分布在阳极附近时,氢等离子体天线增益大于氩等离子体天线,阴极附近磁场强度逐渐增加时,氩等离子体天线增益远大于氢等离子体天线。