文档介绍：EAST ECRH系统CPI回旋管阳极高压电源控制
王善林,丁伯江,徐旵东,杨永,冯建强
(中国科学院等离子体物理研究所,合肥 230031)
摘要:电子回旋共振加热(ECRH)是托卡马克射频加热和电流驱动的重要方法之一,为此在EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak )托卡马克装置上进行研究设计4MW长脉冲电子回旋加热系统,计划采用4只140GHz/1MW 长脉冲回旋管作为微波源。回旋管的阳极高压大小可以用于控制回旋管输出功率和提高转换效率,还可以通过调制阳极电源开展调制实验等。为此设计了可以远程控制输出0-10V的模拟电压信号来调节阳极高压电源对应输出0-30KV的高压,并利用了跨平台开发框架Qt进行控制界面的设计。
关键词:EAST;ECRH;回旋管;阳极高压
中图法分类号 TP273+.5; 文献标志码 A
电子回旋共振加热是等离子体加热的重要方法之一,具有耦合效率高、局域性好和天线结构简单的特点,广泛使用在等离子体加热、电流驱动、等离子体电流剖面控制、抑制MHD不稳定性等方面,成为对托卡马克等离子体进行加热和分布控制的首选方法。为了在EAST托卡马克上开展兆瓦级、D对MHD不稳定性(锯齿模、NTM等)的控制,D两波协同电流驱动的相关物理机理等。本所计划研究设计4MW长脉冲电子回旋加热系统。该系统计划采用4只140GHz/1MW 长脉冲回旋管作为微波源,其中2号回旋管采用的是美国CPI回旋管
。整个ECRH系统由回旋管系统、传输系统、天线系统、监控保护系统、高压电源系统、水冷系统及配套的真空、低温等子系统构成,如图1所示,回旋管是整个系统的核心器件,其正常工作是必须有相应的高压供电系统,主要有阴极高压和阳极高压部分。
收稿日期:yyyy-mm-dd
基金项目:国家磁约束核聚变能研究专项资助(2011GB102000)
作者简介:王善林(1987—),男,硕士研究生,主要研究方向:托卡马克电子回旋加热系统。E-mail:washli@
图1电子回旋加热系统结构图
Fig. 1 ECRH system structure
1、阳极高压控制目的
电子回旋加热系统主要的部件是回旋管,而回旋管要正常工作就必须对其高压供电,其中包括阴极高压和阳极高压两部分。阳极电源主要有两个作用:与阴极电源共同作用,加速进入谐振腔前的电子束,控制回旋管输出功率,并对通过谐振腔交换能量后的电子束减速,以提高回旋管的转换效率,降低收集级的热负荷。还可以通过调制阳极电源开展调制实验等。图2给出了美CPI回旋管测试曲线。从图中可以看出在阴极高压(CATH-TO-COLL)不变的情况下,改变阳极高压(BODY-TO-COLL)时回旋管输出功率随着阳极高压的增加而增加,而收集极功率随着下降即回旋管转换效率增加。
图2 CPI回旋管测试曲线
Fig. 2 CPI gyrotron test curve
2、阳极高压控制系统设计
本系统的阳极高压供电电源采用的是国内厂家生产的电源,该电源可以远程实时调节输出电压。控制过程是通过BNC接头外接入一个0-10VDC的模拟电压信号,即可控制电源输出对应的0
-30KVDC的高压信号,该高压信号就接入到回旋管的管体-收集极上。因为通常在实