穩(wěn)態(tài)中性束注入器束偏轉系統(tǒng)研究與優(yōu)化設計.pdf

1、中性束注入加熱(Neutral Beam Injection，簡稱NBI)加熱是托卡馬克磁約束核聚變實驗裝置上主要的加熱手段。束偏轉系統(tǒng)是中性束注入器實現束流中性化的核心設備，它的性能決定了中性束注入器裝置的安全和工作效率。本課題分析了束偏轉系統(tǒng)束流傳輸特性，開展了束傳輸系統(tǒng)的物理設計;應用泊松程序、ANSYS等軟件對相關設計內容進行了電磁特性、熱力學性能仿真研究;根據仿真分析結果優(yōu)化了束偏轉系統(tǒng)相關設計，并對優(yōu)化后的束偏轉系統(tǒng)開展了相

2、關實性能測試和驗研究;針對未來發(fā)展需要，開展電偏轉系統(tǒng)物理設計的預研工作。
　　首先，分析磁偏轉系統(tǒng)束傳輸特性，研究了EAST-NBI偏轉磁體水冷結構，磁場分布，探究了EAST-NBI偏轉磁體工作在穩(wěn)態(tài)情況下可能出現的運行安全問題，開展了完善的偏轉磁體物理設計分析。同時，針對EAST-NBI偏轉磁體不能適應NBI穩(wěn)態(tài)運行的情況，在不改變原偏轉磁體的電磁參數和幾何結構的前提下，僅對其水冷結構做了很小的改動。經理論計算和實驗測試證明，

3、在現有束能量下，改進后的偏轉磁體完全能滿足EAST-NBI穩(wěn)態(tài)運行的需要。
　　其次，應用泊松程序、ANSYS等軟件對上述物理設計所獲得的偏轉磁體結構進行了全面的分析和仿真研究。在實際偏轉磁體設計時理論計算和數值仿真相結合，反復改進優(yōu)化設計方案。這樣一來，一方面節(jié)約設計制造成本，另一方面為設計出品質優(yōu)良的電磁鐵奠定了堅實的基礎。
　　再次，在物理設計與仿真分析完善的基礎上，完成了該設計的偏轉磁鐵的研制，開展了磁體性能的全面測

4、試。一方面完成了偏轉磁體線圈穩(wěn)態(tài)水冷性能的測試，實驗結果顯示優(yōu)化后的偏轉磁體可滿足EAST-NBI滿參數穩(wěn)態(tài)運行需要;另一方面開展偏轉磁體電磁性能的測試，實驗結果顯示偏轉磁體兩個束通道勵磁系數一致性較好。
　　最后，針對剩余離子磁偏轉系統(tǒng)的優(yōu)點和存在的不足之處進行了多方面的的研究。在理論計算和數值模擬及實驗測量的基礎上，參照國際上中性束注入器剩余離子電偏轉系統(tǒng)，給出了EAST-NBI中性束注入器剩余離子電偏轉系統(tǒng)的設計方案。經過了