170 GHz兆瓦级回旋管横向磁场扫描线圈组设计

170 GHz兆瓦级回旋管是热核聚变等离子体加热用电子回旋谐振系统最重要的功率源。在获得兆瓦级连续波输出功率的同时,收集极功率密度过大成为限制整管平均功率和脉宽进一步提升的主要问题。因此,设计了具备周期性变化的横向磁场扫描线圈组。通过仿真分析收集极内的电子注分布可知,采用该线圈组可以有效降低功率密度,从而保证整管稳定工作。同时,对不同电流相位的线圈组的性能进行对比分析,优化后的横向磁场扫描线圈组可使收集极平均功率密度由4.7 kW/cm^2下降到0.29 kW/cm^2,将被应用到未来170 GHz兆瓦级回旋管的热测中。

回旋振荡管收集极横向磁扫描系统的设计与仿真

从降低收集极表面峰值功率和平均功率入手,设计了一种由12个横向椭圆交流线圈和2个轴向直流线圈组成的磁场扫描系统。针对140 GHz、TE28,8模、1 MW功率输出回旋振荡管收集极的设计参数,结合电磁场理论和带电粒子电磁软件仿真,获得收集极表面上电子注的峰值和平均功率密度分别不超过404.91 W/cm^(2)和244.01 W/cm^(2),以及扫描长度达到443.33 mm的扫描效果,有效地缓解了收集极功率耗散和冷却的压力。