EAST ICRF 天线移动结构设计 - 核聚变与等离子体物理.PDF

第 31 卷 第 3 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.31, No.3 2 0 1 1 年 9 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics Sep. 2011 文章编号：0254−6086(2011)03−0246−06 EAST ICRF 天线移动结构设计 杨庆喜，宋云涛，陈永华，盛道林 (中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：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。 关键词：EAST ；ICRF 天线；移动结构；液压驱动 中图分类号：TL62+4 文献标识码：A 1 引言 2 ICRF 天线移动结构的设计 离子回旋共振加热 (ICRH)是目前聚变等离子 2.1 ICRF 天线移动结构的设计要求 体重要的辅助加热手段之一，它可以直接加热离子 ICRF 天线作为离子回旋共振加热系统的一个 或电子。高频发生器产生的 RF 功率经传输系统由 重要组成部分，它必须适应由于不同等离子体位形 发射天线发送给等离子体，在等离子体中激发起离 所引起的天线前端口与等离子体边界之间距离的 子体回旋波，通过波与等离子体的相互作用，从而 变化，保持与等离子体的有效耦合。为此，EAST 实现等离子体回旋共振加热[1, 2] 。由于离子回旋共 ICRF 天线设计了一个液压轨道式移动结构。采用 振加热的射频波频率低、波长长，在距离 ICRF 天 液压驱动的主要原因有：a. 液压传动的各元件，可 线几个波长的地方，波场几乎衰减为零。因此，ICRF 以根据需要方便、灵活地布置；b. 操纵控制方便， 发射天线不是靠远场辐射而是靠近场的耦合把电 可自动实现过载保护；c. 一般采用矿物油为工作介 磁波的能量传递给等离子体[3] 。根据 EAST 物理实 质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；d. 很容 验要求，EAST 装置可进行三种等离子体位形的等 易实现机械自动化和直线运动[5] 。ICRF 天线液压轨 离子体物理实验，即圆截面位形、大体积位形和大 道式移动结构设计要求如下： 拉长位形[4] 。ICRF 射频波与等离子体的耦合，与天 (1). 液压式移动结构使 ICRF 天线能够沿着 线和刮削层之间的间隙有很大关系。如果在同一轮 EAST 径向方向来回移动，其行程不小于 300mm。 物理实验中需要进行不同等离子体位形的 ICRH 实 (2). 整个移动结构工作时运行平稳，启动和停 验，就必须调节 ICRF 天线在 EAST 径向方向上的 止时整个移动结构不产生大的瞬时冲击力。 位置。因此，为了满足这一要求，ICRF 天线需要 (3). 液压缸卸载后，需要具有一定的保护装 设计一个移动结构，使天线位置能沿着 EAST 径向 置，确保 I