《注入電流空間分布對磁絕緣感應電壓疊加器性能的影響》是依託西北核技術研究院，由魏浩擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：注入電流空間分布對磁絕緣感應電壓疊加器性能的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魏浩
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
磁絕緣感應電壓疊加器(Magnetically-Insulated Induction Voltage Adder,MIVA)能夠產生數十兆伏、數百千安的高功率電脈衝，在效應模擬和閃光X射線照相等領域具有重要套用。注入電流空間分布對感應腔工作特性和MIVA輸出參數具有重要影響，目前其影響程度尚不十分清楚。電流非均勻注入對MIVA次級磁絕緣和功率傳輸的作用機制也缺乏精確模型來描述。.本項目擬考慮感應腔注入電流空間分布的影響，建立二維Creedon層流模型，結合三維粒子模擬，認識注入電流空間分布對MIVA次級磁絕緣行為的作用機制。建立MIVA瞬態電磁和電路模型，獲得注入電流分布對感應腔工作特性和輸出參數的影響規律。開展感應腔注入電流實驗，實驗研究注入電流分布對MIVA次級磁絕緣的影響，驗證所建立模型和仿真結果。項目研究將為MIVA型強流加速器的物理設計提供理論依據和參考。
結題摘要
針對磁絕緣感應電壓疊加器（MIVA）感應腔注入電流非均勻分布引起的非軸對稱磁絕緣問題，建立了圓柱坐標系下穩態磁絕緣二維層流物理模型，提出了一種確定非軸對稱磁絕緣電子鞘層的方法。在給定陰極電流（或陰極表面磁感應強度）空間分布時，給出了物理模型的數值求解算法；獲得了典型磁絕緣參數（線電壓4MV、最小磁絕緣陽極電流132kA、陽極半徑0.2m、陰極電流不均勻係數25%）下MIVA次級非軸對稱磁絕緣特性（電磁場、電子鞘層邊界、空間電子密度等）的二維分布，結果表明：當陰極電流空間上滿足餘弦分布時，磁絕緣電子鞘層邊界呈高斯分布；陽極電流空間分布均勻性優於陰極，且與陰極電流分布存在相位差。上述數值分析結果與美國RITS-3裝置上的實驗結果相吻合。研究了電流非均勻分布對MIVA磁絕緣特性的影響規律：注入電流非均勻分布對磁絕緣電子鞘層的影響較大，會引起電子鞘層偏心，極端情況下，電流非均勻分布可能引起磁絕緣陰-陽間隙局部短路；電流非均勻分布對磁絕緣流阻抗的影響較小，即使在陰-陽間隙局部短路時，流阻抗降低約13%；電流非均勻分布的影響程度與磁絕緣運行參數（線電壓、最小陽極電流等）密切相關。在兩級感應腔串聯MIVA平台上開展了驗證性實驗（磁絕緣線電壓約500kV，最小陽極電流約130kA），部分校驗了物理模型及數值求解方法的準確性。
