TH2103A型速调管阳极电流测量和保护系统

[目的]工作频率3.7 GHz的TH2103A型高功率速调管广泛应用在托卡马克实验装置中。为了简化高压供电系统(去掉阳极调制中的电真空四极管),在HL-2A装置的TH2103A型速调管中引入了一种基于分压模式的供电方式。为了保证速调管在该供电模式下安全运行,研制了阳极电流的测量和保护系统。[方法]对该供电模式下的阳极电流特点进行了分析:阳极电流会出现正常、正向过流或反向过流的情况。当阳极电流出现正向过流或反向过流时,代表有大量的电子轰击阳极或大量电子从阳极流出,这些现象对速调管来说都是非常危险的,通常会引起速调管钛泵过流,甚至损坏速调管。因此对阳极电流进行准确的测量以及当阳极电流出现过流时切断高压对速调管进行保护非常重要。文章介绍了阳极电流测量系统的原理和供电模式,阳极保护系统的原理和实施方案,在实验过程中对阳极电流的测量和保护系统的可靠性进行了验证。[结果]证明了该供电模式下阳极电流测量和保护系统的有效性和可靠性。[结论]文章所述供电模式和阳极测量保护系统对基于TH2103A型速调管的运行和维护具有重要参考意义。

长脉冲高功率负离子源实验平台量热靶研制

[目的]高能、强流、长脉冲中性束负离子源技术是磁约束聚变堆等离子体达到燃烧条件的核心技术之一。为满足长脉冲高功率负离子源实验平台200 kV/20 A参数下的束诊断需求,研制了用于截获负离子束或中性束、诊断两种束功率密度分布和束发散角以及负离子的中性化效率等性能参数的量热靶。[方法]根据现有的实验平台真空室结构和引出电极尺寸,利用matlab程序获得了该参数下,束发散角为1°时的负离子束在量热靶前端处的功率密度分布和束斑尺寸,进而设计了V字形靶板的量热靶物理结构;在此基础上采用Workbench软件对无氧铜V字形靶板结构进行满功率运行状态下的热负荷模拟计算,获得了水流量为80 m~3/h条件下的量热靶长脉冲运行时的温度分布,最高温度为610℃。[结果]根据模拟计算结果,结合实验平台工程结构和诊断需求,完成了量热靶的工程设计。[结论]量热靶采用磁流体真空密封,实现V字形靶板开合,靶板背面布置了热电偶阵列实时监测靶板温度。量热靶工程结构紧凑,安装尺寸能够兼容离子束流诊断真空室和中性束流诊断真空室,满足诊断需求,能够长脉冲安全运行。

EAST离子回旋加热高频检波器设计与校准

高频检波器在EAST离子回旋加热系统(ICRH)功率测量中是必不可少的。为了解决高频检波器在ICRH系统中的应用问题,设计了适用于该系统的高频检波器,并测试了高频检波器的性能。首先,使用NI Multisim 14.0软件对其电路结构进行了仿真分析。然后,利用LABVIEW编写了自动标定程序,以测试高频检波器在实际工作环境下的响应时间、幅值区域线性度和可靠稳定性。试验结果表明,高频检波器可在0~10 V工作环境内运行,并且其线性区域符合系统的宽频要求,确保了数据测量的可靠性与准确性。此外,高频检波器也表现出良好的稳定性,能够满足在高频噪声与强电磁干扰环境下长期使用的需求。试验结果证明高频检波器可成功用于EAST离子回旋加热系统中的数据测量。

密度波不稳定性的理论分析研究

在两相流动系统中都有可能发生流动不稳定性,进而会导致机械振动和系统部件故障,影响了系统的安全。因此,了解流动不稳定性对于任何两相系统的设计、控制和性能预测都具有重要的意义。该文采用均相流模型线性频率模型开发了一套分析并联通道流动不稳定性的数值模型,并采用国外相关实验结果进行对比,通过此数值模型来分析参数对系统不稳定性的影响规律。该文研究的参数包括通道长度、进出口节流限制、入口速度。模型比对结果表明,建立的模型与国内外数据结果符合较好;参数研究结果表明,当增加通道长度、通道长度会使系统趋于不稳定,而增加入口节流限制、入口速度会使系统更加稳定。

EAST中央控制系统

描述了EAST中央控制系统和EAST虚拟合作实验室系统的体系结构和各个部分的主要功能和设计思想。EAST中央控制系统主要功能是协调统一各个控制、诊断、采集子系统,为各个子系统提供统一的控制接口。EAST中央控制系统制定和规范了与各分控系统之间的通信协议,加强了对各分控系统的控制,统一和规范了控制数据的发布和控制参数的设置。系统按照功能模块设计和实施,有效地提高了系统的升级和扩展能力。

EAST安全巡检与联锁保护系统设计与实现

全超导托卡马克系统不同于常规托卡马克系统,有独特的运行特性和更高的运行风险。安全巡检与联锁保护系统是托卡马克系统中必不可少的一个重要组成部分。EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)是我国自主研发的世界上第一个全超导托卡马克系统。本文详细分析了EAST的主要运行风险,针对运行风险制定的各子系统的安全监测和保护机制,及分布式EAST安全巡检与联锁保护系统的系统体系结构和系统的实现。EAST已在中国科学院等离子体物理研究所建成并于2006年9月运行成功,获得等离子体,本系统已在EAST装置的2006～2007年度的几轮实验中成功应用。

系列柱形薄壁腔靶制备工艺研究

为了从实验上深入研究超热电子产生规律，从而减少或抑制超热电子对惯性约束聚变（ＩＣＦ）的危害，我们制备了一系列薄壁腔靶，以供实验研究。本文详细地描述了柱形薄壁腔靶的制备工艺。利用ＮＧ－１０４型精密单向纵切车床，采用金刚石刀具车削，提高心轴质量，表表粗糙度可达０．１μｍ。采用电镀和磁控溅射二种方法镀膜，为了使腔靶壁厚均匀，在镀膜时，必须使心轴匀速旋转。利用磁控溅射在腔靶外表面再涂上１μｍ左右厚的二氧化硅，以提高超薄壁腔靶的强度和自立能力。在腐蚀心轴时，必须仔细控制酸的浓度，防止在腐蚀时因产生气泡太多，太快而使腔靶破裂。用Ｘ射线照相法和扫描电子显微镜测量腔靶的几何参数。制备系列柱形薄壁腔靶达到指标为：壁厚范围２～３０μｍ，壁厚均匀性小于１０％，表面粗糙度０．２～０．３μｍ。最后介绍了在“神光Ⅰ”上打靶结果。结果表明，实验值与理论值符合较好。

基于平面孔靶对本底X光及激光挂边的研究

在神光-Ⅲ和神光-Ⅲ原型装置上基于平面孔靶研究了激光挂边及本底X光发射情况。能量卡计直接测量激光挂边份额;X光针孔相机给出本底X光发射的空间图像;平响应X光探测器测量本底X光的强度。实验结果表明:在神光-Ⅲ原型上800μm注入孔时,针孔图像中本底X光计数与黑腔漏失辐射流计数的比值约为1.2%;在神光-Ⅲ上1000μm注入孔时,平响应X光探测器测得的本底X光干扰的峰值约为2.7%,能量卡计测得的激光挂边份额约为2.6%。此外,根据神光-Ⅲ的实验参数模拟计算了激光挂边份额和本底X光的干扰。与实验结果的对比说明了该模型的正确性,可以用该模型评估激光挂边及本底X光发射情况,同时可以用该模型指导注入孔尺寸的选择。

同位素效应对铁中辐照损伤的影响

有关氦与辐照缺陷的相互作用已有不少系统性的工作,但对氢与辐照缺陷的相互作用的研究不多。特别是氢的同位素氘或者氚存在于核聚变反应堆中,关于氢的同位素效应对辐照损伤的研究工作很少。采用离子加速器在室温下对纯铁注入氘离子,经500℃时效1h后,研究了电子辐照下位错环的演变过程并讨论了同位素效应对位错环偏压的影响。实验表明,随辐照剂量的增加,空位型位错环的尺寸逐渐减小直至消失。由于注氘纯铁中的位错偏压小,其空位型位错环缩小的速率比注氢纯铁中空位型位错环小,由此可以推断注氘纯铁比注氢纯铁抗辐照损伤性能好。

EAST装置ICRH数据与信息管理系统设计

ICRH数据与信息管理系统的主要功能是采集所有的离子回旋系统实验数据与信息,进行统一的保存和分析,最终建立一个数据与信息的交互平台,实现数据与信息的查看与交互。该系统的设计采用数据层,中间层和用户层的结构;同时,为了提高平台的兼容性,便于功能升级和扩展,采用.net平台下的C#编程语言为基本工具实现系统的功能。目前,已经完成系统的测试,实现了预期的功能,提高了实验数据的利用率。论文对系统的整体设计和具体实现进行了介绍。

一套用于激光多步共振电离截面测量的多定标数据获取系统

本文主要介绍了一套应用于激光多步共振电离截面测量的CAMAC多定标数据获取系统。它可以实现严格同步采集多个实验参数,并能灵活适应实验条件的宽范围变化。CAMAC前端的定标器数目可通过更改数据读出表文件来任意增减;获取方式分为自动重复获取和手动单次获取;获取时间单位可在1ms—800s范围内调节。经过测试得到,本数据获取系统的获取时间单位选择100s时长时间工作的稳定性(△t/t)好于±0.01%,充分证实了该套数据获取系统长时间在线采集实验数据的可靠性。最后利用这套系统同步测量了三台热电偶激光功率探头的功率-响应时间曲线。

基于多维响应矩阵的中子能谱逆向调控方法及应用

中子能谱是影响核能系统安全性和经济性的重要参数,先进核能系统种类繁多,能谱差异大,准确的调控出先进核能系统的能谱对其发展有重要意义.本文利用基于响应矩阵的中子能谱逆向调控方法,以14MeV单能的聚变中子源为例,调控出聚变堆氚增殖包层、聚变裂变混合堆次临界包层、铅基快堆堆芯处的中子能谱,调控得到的中子能谱与目标能谱吻合较好,其中聚变堆氚增殖包层处的中子能谱与FNG上 Mockup实验能谱比较,归一化能谱均方差降低了66%.对比结果表明本文方法能够实现多种类型先进核能系统中子能谱的精准调控.

ODS钢中纳米氧化物颗粒成分与结构研究

采用透射电镜和层析原子探针（APT）分析了9Cr-ODS钢中纳米氧化物颗粒成分和结构。研究发现,氧化物颗粒成分与其大小有一定的关系,可将其归纳为3类：（1）氧化物〈5nm,m（Y）∶m（Ti）〈1,可能是非整比化合物;（2）5-10 nm〈氧化物尺寸〈40nm,m（Y）∶m（Ti）≈1,可能是Y2Ti2O7;（3）氧化物〉40 nm,为TiO2。Cr在氧化物周围偏析形成壳状结构。

等离子体处理对ITO表面化学镀铜的影响

由于常规的化学镀铜层存在易剥落、不均匀、清洁度差等问题,所以提出在化学镀铜工艺之前增加等离子体处理工序。通过改变等离子体功率、处理时间和处理距离等参数,使ITO表面获得较好的化学镀铜层。实验结果表明,处理距离越短对减小水接触角、提高清洁度和附着力越有利;而等离子体功率和处理时间对基板表面状态的影响不是单调的。因此通过选择合适的等离子体功率、处理时间和处理距离,可以获得附着力好、清洁度高的化学镀铜层。

HT-7超导托卡马克MHD实时检测与处理系统的设计与实现

磁流体不稳定性(MHD)是影响HT-7长脉冲放电的一个重要因素,通常可以通过调制低杂波电流驱动的方法来抑制MHD。实验发现全程调制低杂波电流驱动会降低低杂波的驱动效率。我们采用了主动反馈调制低杂波电流驱动的方法,设计并实现了MHD的实时检测与处理系统。研究结果表明,该系统既可以实时地抑制MHD,又不降低低杂波驱动效率。

康普顿背散射技术对贮存环电子束诊断及其应用 I电子束能量的精确测量及光学标准实验站

简单叙述了采用康普顿背散射技术精确测量电子束能量的技术,并指出建立辐射标准实验站对精确电子束能量测量的需求.

辐照过程中He对ODS合金中氧化物的影响

研究辐照下He在氧化物弥散强化材料中小于5nm的氧化物颗粒的稳定性。在有He环境下,对14YWT氧化物弥散强化材料进行高温离子辐照。采用三维原子探针(APT)对辐照前后样品中的氧化物颗粒的大小、密度、成分以及其空间分布进行分析。结果表明:小于5nm的弥散氧化物颗粒主要是由Y和Ti的氧化物组成,在辐照前后其成分、尺寸和空间分布无明显变化,说明在600℃高温重离子辐照过程中,在有He环境下铁素体ODS材料中弥散氧化物颗粒仍具有良好的稳定性。

SUNIST装置中磁探针出气率测量

通过出气率测量装置评价了SUNIST装置的内部磁探针出气特性,实验结果表明其出气量和出气气体成分不足以影响SUNIST真空特性。其后的放电实验验证了这一结论。

阵列康普顿背散射成像系统设计的蒙特卡罗仿真研究

阵列康普顿背散射技术中存在探测到的射线强度低和不同测量单元间散射线干扰等问题。针对这些,进行MCNP仿真实验,分析各种因素对不同测量单元散射线干扰及探测到射线强度的影响趋势和影响程度,为实际系统的设计提供参考。

基于渗透膜的小型氦气净化系统实验的设计

为防止高温材料的腐蚀,需要对高温气冷堆氦气回路中各种气体杂质进行控制。为克服传统设计耗能高、占地大的缺点,该文设计了一套小型氦气净化实验装置,验证基于渗透膜的气体分离技术在氦气净化中的应用前景。膜组块采用钯-银合金复合膜材料,管壳式布置。膜分离器采用仅含一个膜组块的再循环单分离渗透器（SSP）设计。气体分离器部分应用模块化设计思想,使用不同渗透膜材料的膜组块就可以对不同气体杂质进行实验。