《兆瓦級離子源長脈衝穩定運行物理問題研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由謝亞紅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：兆瓦級離子源長脈衝穩定運行物理問題研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝亞紅
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
強流離子源是中性束注入系統的關鍵部件之一。隨著聚變的發展，強流離子源的長脈衝運行是離子源的必然發展趨勢。熱陰極離子源由於陰極燈絲的自加熱和束引出時高能反向電子流的影響，引起電漿密度的增加而無法實現長脈衝運行。為了研究強流離子源的長脈衝運行特性，中科院電漿物理研究所已成功研製了利用密度反饋系統，達到了100秒的長脈衝運行。但在實驗中發現電漿密度有約10%的降低，對高參數的離子源運行仍存在不穩定性。本項目擬從離子源物理原理出發，分別研究離子源運行的主要影響因素在長脈衝工作下是否產生不穩定性，同時針對密度反饋系統，研究其在長脈衝運行下工作特性並進行最佳化。最後針對兆瓦級強流離子源，基於現有的密度反饋系統，研製電流反饋系統，並分析採用電流反饋下離子源的工作特性，以獲得穩定的離子源長脈衝運行，同時本系統可移植於未來的射頻離子源等。本項目的研究可促進我國兆瓦級強流離子源技術的發展。
結題摘要
本項目針對熱陰極離子源由於陰極燈絲自加熱和束引出時高能反向電子流的影響而引起電漿密度的增加而無法實現長脈衝運行的問題，從離子源物理原理出發，分別研究了離子源穩定運行的主要影響因素，分析了強流離子源穩定運行存在的問題和解決方案。針對熱陰極強流離子源在長脈衝工作下的不穩定性研製了密度反饋系統，並研究了其在長脈衝運行下工作特性，同時開展了性能最佳化工作。此外，為了驗證密度反饋系統的可靠性，並考慮事實反饋的可移植性，基於現有的密度反饋系統，研製了電流反饋系統和弧功率反饋系統，並在兆瓦級強流離子源進行了實驗測試，分析了採用密度反饋、電流反饋和弧功率三種反饋下離子源的工作特性，並進行了最佳化，最終獲得了強流離子源穩定的100秒長脈衝運行。本項目的研究成果可移植於未來的射頻離子源等，研究成果將促進我國兆瓦級強流離子源技術的發展。
