紧凑环芯部加料装置用大电流高重频脉冲电源系统的研制

紧凑环注入(CTI)技术是聚变装置实现堆芯加料的有效手段,为实现CTI设计了一套大电流、高重复频率脉冲电源系统。对等效后的RLC二阶放电电路进行集总参数计算公式推导,得出了放电电流峰值、半波周期等关键参数的计算公式,并设计了四路脉冲电源的基本参数;进一步进行了参数建模仿真,给出仿真波形和结果参数。对关键的放电开关器件进行分析选型,并设计电源低感安装结构。在全超导托卡马克紧凑环注入装置(EAST-CTI)上对电源进行了放电测试,通过远程控制软件灵活设置参数和控制电源的工作时序,实际放电波形、输出电流参数与理论计算和仿真吻合性好。电源系统的峰值电流超过300kA,重复频率为2Hz,这表明所设计的电源系统可以有效地应用于紧凑环注入装置,并具有良好的工程实用价值。

DNB高压电源CROWBAR系统研究

为在中性束诊断(DNB)系统打火等严重故障时及时撤除高压以保护系统设备和人员安全,分析了撬棒(CROWBAR)保护系统作为HT-7托卡马克DNB系统高压电源最关键的后备保护系统,针对DNB系统50 kV的高压和恶劣的电磁环境,用大功率引燃管组成的撬棒保护系统并联在DNB高压电源上,故障时导通引燃管将高压电源直接对地短路泄放能量,保护DNB系统设备。通过分析引燃管的参数和触发特点设计的新引燃管触发电路和通过串联水电阻以限制短路电流的方法解决了撬棒保护动作时产生的短路大电流干扰其他电子设备引起的元器件损坏。测试实验和HT-7托卡马克上的DNB实验都表明撬棒系统工作时对周边设备的干扰大大降低,没有造成元器件损坏,该撬棒系统运行可靠稳定,能够满足HT-7和EAST对DNB系统的运行要求。

用撬棒快速保护技术保护高功率微波管

介绍了以高压引燃管为核心的撬棒快速保护技术,它用来满足功率直流高压电源(3～30MW/35～100kV)场合下以μs级快速转移微波放大管负载故障电流的需要。通过对负载吸能极限的必要分析和对撬棒回路旁路故障能量的具体计算,选择相应的引燃管串并联方式和抗干扰触发电路,并按核聚变装置中功率速调管的保护要求给出撬棒快速保护技术线路。实验结果表明撬棒回路在32μs内可完全转移高功率微波管的故障电流。

引燃管

汞弧光放电是一种低气压气体放电现象,放电电流密度大。利用这放电现象制成的一种真空电子器件即引燃管,具有耐压高、功率大、电流上升速度快等特点。这种开关管在高功率脉冲装置中应用,其效果良好。文中叙述了弧光放电的过程和特征、引燃管的特点、引燃方式、结构特点及其应用。

600kJ高功率激光放大器能源模块的研制

简要介绍了某激光驱动器模块化脉冲供能系统的研制。该脉冲供能系统可为激光器的10组氙灯提供脉冲能量,是高功率激光器的重要组成部分。该能源模块具有主电路结构简单、性能价格比较高、抗干扰性能良好等特点。首次在国内同类模块装置中使用高比能、自愈式、金属化介质电容器,首次成功使用高频高压开关电源作为能库充电机。

一种新型引燃电极材料的研究

根据引燃电极的性能要求,选取碳化硼、氮化硼等原料,采用粉末冶金法制得了无毒、引燃率高、性能稳定的新型引燃电极。然后用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了材料的微观结构,并分析了引燃电极成分、表面形貌及冷热电阻对电极的引燃性能的影响。研究表明:引燃电极主体材料中的碳化硼将增强电极的导电性能,氮化硼可以增加热导率并调节电阻,使电极在高温下保持较高的电阻而正常工作;表面形貌将影响样品的引燃性能,致密度高、孔隙率低的样品,其导电能力和耐压能力强,引燃性能好;引燃电极冷电阻的大小只能给电极与水银的接触情况和工作状态提供判断依据,给电极引燃性能的好坏提供粗略的参考,不能为其提供判断依据。

点火管稳健性技术研究——计算机模拟与分析

应用正交设计方法和两相流燃烧理论，研究影响点火管峰值压力和点火一致性的因素，建立了散装药条件下点火管的设计模型，提出点火管装药和火焰喷出孔是影响点火一致性和峰值压力的主要因素；点火管长度和中心喷火管长度对第一孔和末端孔压力有明显影响。

紧凑环注入系统高压脉冲电源设计

以放电回路理论模型计算和仿真分析为指导,设计了紧凑环注入装置(CTI)高压脉冲电源,并在CTI上进行放电实验。实验结果证明所设计的CTI高压脉冲电源可产生特定频率下100kA的目标电流,保证了CTI成型场及加速场电极的供电需求。