EAST ICRF天线电流带电磁分析

为了实现EAST托卡马克1000s以上的稳态先进模式运行的最终物理目标,两电流带双环共振(RDL)离子回旋共振(ICRF)天线被选择用来加热,电流带是ICRF天线关键部件,它通过近场区的耦合把能量传输到等离子体中。本文通过有限元方法对电流带在等离子体破裂和等离子体垂直位移事件两种工况下进行了电磁计算,给出了电流带感应电流密度大小分布情况、磁感应强度大小分布情况以及电流带所受的电磁力。利用电流带所受的电磁力作为载荷对电流带进行了结构分析,分析结果为验证电流带结构的可行性提供理论依据,分析方法对未来更高功率的ICRF天线电流带进行电磁分析具有一定的借鉴价值。

EAST ICRF天线法拉第屏蔽的电磁分析

法拉第屏蔽是EAST装置ICRF天线的一个重要部件。鉴于法拉第屏蔽的结构安全性,通过运用有限元方法和公式对法拉第屏蔽在等离子体破裂和等离子体垂直位移事件两种工况下进行电磁和结构分析,获得了法拉第屏蔽在这两种工况下所受的电磁力、应力分布和变形情况。分析结果满足设计要求,并为法拉第屏蔽的结构安全性评估提供理论依据。

EAST ICRF天线法拉第屏蔽的热-结构分析

在EASTICRF天线中,法拉第屏蔽是ICRF天线中的一个非常重要的部件。实验时,它位于真空室内直接面对等离子体,将承受着很大的热负荷。基于EASTICRF天线法拉第屏蔽结构的安全性,本文利用有限元的方法,首先对热负荷最大的法拉第屏蔽冷却管道在不同水流速下进行热分析,考察在不同水流速工况下法拉第屏蔽冷却管道上的温度分布情况,再通过热-结构耦合方法对法拉第屏蔽冷却管道进行结构分析,了解法拉第屏蔽在不同水流速下的应力大小和分布情况,分析结果为未来EASTICRF天线实验提供理论指导。另外,对法拉第屏蔽冷却管道结构进行了优化改进,并对优化改进后的法拉第屏蔽冷却管道在相同工况下进行了热和热-结构分析,分析结果确定了优化改进后的法拉第屏蔽冷却管道结构的优越性,分析数据为未来法拉第屏蔽冷却管道的优化改进提供理论指导,分析方法为其他同类装置提供有益的参考。

EAST ICRF天线驱动结构改进设计

针对ICRF天线原有的驱动结构由于无自锁而导致天线移动过程中无法精确定位的缺点,给出了两种新的驱动结构设计方案,两种方案主要由步进电机和涡轮蜗杆减速器组成,均具有启动速度慢,推、拉力大,能精确定位的特点。在设计过程中,对两种驱动结构的启动转矩、丝杠的强度和稳定性进行了校核,通过理论计算分析,两种驱动结构设计均满足设计要求。整个驱动结构改进设计方案和方法可为其他同类装置提供有益的借鉴。

EAST ICRF天线真空馈口电特性评估

本文对EAST ICRF天线真空馈口进行了相关的电特性分析,获得了真空馈口电场分布、电势分布,以及电压驻波比随加热频率的变化情况,分析结果验证了真空馈口的可行性和合理性,并为真空馈口电特性评估提供理论依据。另外,在相同条件下,运用相同的方法对一种新型结构的真空馈口进行了相同的电特性分析,分析结果验证了新型结构真空馈口的优越性。

EAST ICRF天线移动结构设计

根据EAST物理实验要求,EAST ICRF天线被设计成带有一种沿着EAST装置径向方向移动的液压驱动导轨式结构。为了验证移动结构的可行性,对ICRF天线移动结构支撑部件通过公式和有限元方法进行了相关的计算分析,分析结果满足设计要求。对ICRF天线整体结构进行了受力分析以及对装配好的ICRF天线移动结构进行了调试,受力分析表明ICRF天线能够稳定移动,调试结果满足设计要求。

EAST ICRF天线支撑结构设计与分析

鉴于EAST ICRF天线真空密封性和基于实验移动的要求,可移动支撑被设计用来支撑ICRF天线前部重量。通过理论计算公式对天线支撑结构进行计算,给出了不同截面尺寸、不同移动距离下支撑杆应力和变形情况。用有限元分析方法进行分析,分析结果和理论公式计算结果非常相近,满足设计要求。计算结果为支撑杆优化设计提供理论指导,计算方法为同类装置的支撑结构提供有益的借鉴。

EAST ICRF天线真空馈口热-结构分析

真空馈口是ICRF天线中的一个重要部件,它对ICRF天线起真空密封作用。鉴于真空馈口的重要性和安全性,运用有限元方法对两种形式的真空馈口进行了热和热-结构分析,给出了两种形式的真空馈口上的温度分布和应力分布。结果显示:镀银的真空馈口上的温度变化和应力均小于未镀银的真空馈口上的温度变化和应力,但两种形式的真空馈口上的应力均小于材料的许用应力。分析结果验证了真空馈口结构设计的可行性和安全性。

EAST装置ICRF天线电特性分析与优化研究

射频波加热是磁约束核聚变装置的重要加热方式。本论文基于EAST装置离子回旋共振(ICRF)加热天线结构和运行参数,运用高频分析方法对ICRF天线开展电特性分析模拟,获得ICRF天线射频电势和电场分布特性,初步评估了天线电特性。基于天线电场分布特性和分析结果,从天线结构和运行相位两方面对ICRF天线电特性进行了优化,优化后通过分析结果表明:ICRF天线射频鞘电势和电场均有很大的改善和降低。分析方法和结果为EAST装置ICRF天线和其他同类装置设计、分析提供了有益的参考和借鉴。

射频损耗下EAST四电流带ICRF天线电流带热-结构分析

为实现EAST装置等离子体高参数、稳态运行目标,需要高功率外部辅助加热,离子回旋共振(ICRF)加热是主要的辅助加热手段之一。由于ICRF天线运行频率高,因此ICRF天线的射频损耗较大,在天线表面的热负载较大。本文对EAST ICRF天线进行电磁分析的基础上得到天线的射频损耗分布。根据天线的射频损耗分布完成冷却流道设计,并通过对天线的热结构分析推算电流带的使用寿命,同时验证冷却流道结构设计的可行性与可靠性。