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LHCD(低杂波电流驱动)是以低混杂模式向托卡马克等离子体提供能量的微波系统。由于具有较高的驱动效率,其在等离子体电流驱动中发挥着重要作用。
在EAST装置上,低杂波系统将安装六只法国Thales公司生产的TH2103C型速调管(3.7GHz、连续波模式),单只满功率达到700kW,经BJ-32波导输出。到目前为止,没有现成的水负载可以用来测试此速调管,因此有必要研制一种新型水负载来吸收其庞大功率。经过认真考虑、分析、仿真和优化,最终采用陶瓷片隔开去离子水作为吸收介质,仿真结果显示:在110MHz带宽范围内,其驻波比小于1.1;经流体分析和计算,在注入较高平均功率情况下,微波在水体中产生的热量能迅速地被水流带出高压水箱;陶瓷片所受水体的压力也在其机械强度允许范围之内,与测量结果有一定的可比性,所有这些都满足测试新型速调管的要求。
陶瓷窗也是3.7GHz新传输线系统上非常关键的微波器件。它的作用是让微波能量无反射地通过,并把超高真空的托卡马克装置与充气状态(或大气)的传输线隔开,即完成传输线两端的能量传输和气体密封。采用高热导率的BeO陶瓷作为介质窗体,结合陶瓷窗设计相关理论,采用电磁场仿真软件(CST)和有限元分析软件(Ansys),仿真计算了低杂波传输线系统新陶瓷窗的电磁和热力学性能,在中心频率点附近300MHz以上的带宽内,其驻波比小于1.1,窗片中心最大温升为14.6℃;介质界面和射频结构的电击穿是高功率微波产生和传输的根本限制因素,在低杂波系统实验中打火和击穿是经常发生的,特别是在微波功率较高或等离子体负载不匹配的情况下出现的尤为频繁。根据射频击穿和打火的物理机制研究了如何抑制陶瓷窗的击穿和打火。