【摘 要】
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在磁约束核聚变的研究中,电子回旋共振加热(ECRH)因具备局域性强,耦合效率高以及天线可远离等离子体等优点而被广泛应用于加热、电流驱动、辅助启动、MHD不稳定性抑制等方面。当前,J-TEXT装置上正在开展105GHz ECRH系统的研究工作。天线作为ECRH系统的重要子系统,对调节微波进入等离子体中的角度起着重要作用。基于此需求,本论文设计了一套环向和极向调节相互独立,能够使波在环向和极向的单向调
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在磁约束核聚变的研究中,电子回旋共振加热（ECRH）因具备局域性强,耦合效率高以及天线可远离等离子体等优点而被广泛应用于加热、电流驱动、辅助启动、MHD不稳定性抑制等方面。当前,J-TEXT装置上正在开展105GHz ECRH系统的研究工作。天线作为ECRH系统的重要子系统,对调节微波进入等离子体中的角度起着重要作用。基于此需求,本论文设计了一套环向和极向调节相互独立,能够使波在环向和极向的单向调节角度均达到28°的天线。理论计算表明该天线可使微波在等离子体中心的沉积半径在20mm左右,可满足J-TEXT装置加热和电流驱动等实验的需求。本文主要包含5个部分:第一部分简要介绍了ECRH系统,并结合ITER装置上的ECRH系统的天线,对天线结构等进行介绍。第二部分介绍了天线设计的基本理论。该部分分析了在波导口处HE11模近似为高斯基模的条件。结合Astron-Allis方程和CMA图,对波的可近性问题进行分析,证实J-TEXT装置ECRH系统的X2模电子回旋波满足可近性条件。最后给出电子回旋波与粒子共振的条件。第三部分从设计目标出发,给出天线设计的初步方案。结合J-TEXT装置窗口的具体参数,确定双反射镜方案。利用准光学原理完成光学部分设计,完成天线转动机构的设计并对其分析。第四部分首先进行天线重要部件测试,利用氦氖激光器在光学平台上完成标定工作,最后进行平台及工程测试。第五部分对全文工作进行总结,并展望未来工作。
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