摘要：中性束注入加热是磁约束聚变实验中非常有效的辅助加热方法,已建成的5 MW中性束在中国环流三号(HL-3)托卡马克1 MA等离子体电流高约束模式放电中起到了重要的作用。为了实现HL-3装置2.5 MA的H模放电,计划建造3条中性束注入加热系统,总加热功率达到20 MW。为HL-3设计了7 MW中性束注入器,从中性化效率和束功率沉积两方面研究束传输效率。基于蒙特卡罗方法分析了两种束流参数下中性化器性能,给出了最佳中性化效率所需的气体靶厚,并以功率沉积的方法分析了两种束流的传输性能。结果表明:当中性化送气分别为0.6 Pa·m^(3)·s^(-1)和1.1 Pa·m^(3)·s^(-1)时,束流达到最佳中性化效率;当束散角为1.2°时,两种束流参数得到的中性束功率分别为7.2 MW和6.8 MW,束传输效率分别为0.4和0.35。因此,7 MW中性束离子源参数将优选100 kV/45 A,但注入器仍保留了提供120 keV氘束的能力。

摘要：为EAST装置中性束注入器设计了一套用于将剩余离子在线电偏转的结构,并对系统各设备的核心参数进行了估算。在4.41k V偏转电压作用下,该电偏转系统可提供80ke V氘离子束偏转所需的偏转电场。在偏转电场调制情况下,该电偏转系统可有效降低极板表面的热负荷,进而满足EAST中性束注入器稳态运行的需要。

摘要：中性束注入（NBI）器抑制极电源是中性柬电源系统的组成部分，输出电压能根据实验情况在1-5kV内可调且脉冲式输出，脉冲波形的前后沿时间不大于20μs。采用串联谐振变换技术和移相脉宽调制技术设计高压直流平台，然后使用真空四极管进行调制，满足波形上的参数需要。对有关主电路和控制方法进行了分析说明。初步实验证明该设计调整性能好，抗过载与短路能力增强，能在脉冲负载状态下运行，具有较好的NBI实验应用前景。

摘要：高压电源是中性束加热用离子源束流引出的关键设备,其运行参数和性能直接决定引出束粒子能量和离子源引出效率。为了进一步提高中性束离子源实验平台高压运行参数和性能,重新优化设计并研制了80k V/50A高压电源的所有模块。首先介绍了80k V/50A高压模块电源的主电路拓扑结构和电源模块,运用仿真软件对高压电源主回路进行了充放电、打火保护仿真,仿真结果符合设计要求。最后,通过调试实验发现了电源模块存在空间绝缘不足、整流桥击穿、触发控制不响应等问题,进行了分析优化改进,完成了80k V/50A高压模块电源的升级研制。

摘要：HL-2A装置即将开展改造和升级,升级后的HL-2M将在中后期开展近10MW的中性束实验。随着中性束系统功率和脉冲宽度的增加,常规的真空抽气系统将不能满足要求,需要开展大抽速洁净真空获得技术的研究。在大量调研的基础上,结合作者在德国IPP的工作经验,初步设计了用于HL-2M装置的4MW束线的大抽速低温泵。本文阐述了用于中性束束线的低温泵的工作原理和基本结构,针对HL-2M中性束真空系统的需求进行了设计和计算,并对结构上面临的主要技术难点进行了分析和说明。

摘要：中性束注入器偏转磁铁是剥离束流中剩余离子的关键设备,它与剩余离子吞食器等内部部件构成了中性束注入器的束偏转系统。束偏转系统的性能对中性束注入器束流的品质及其束传输效率发挥着重要作用。本文根据EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)中性束注入器对束偏转系统的要求,对其偏转磁铁各性能参数进行了估算。为中性束注入器设计了一台用以剩余离子180°偏转的偏转磁铁。该偏转磁铁采用H型二极电磁铁结构;其磁极端面设计为138cm×47cm的圆角矩形结构;其线圈设计为每侧2饼,每饼2层,每层8根的串联结构,导线选用外方内圆空心铜导体,以满足偏转磁铁稳态运行的需要。该设计的偏转磁铁在370 A励磁电流条件下,可提供80keV氘离子束偏转所需的磁场。实验测试结果显示:500 A励磁电流稳态运行条件下,偏转磁铁线圈冷却水温升约21.5℃,该设计结构的偏转磁铁满足EAST中性束注入器满参数稳态运行和未来运行参数逐步提高的需要。

摘要：分析了中性注入系统中束流在束线各部件上的损失,提出了束线上各部件的设计方案,并简单介绍了中性注入系统。

摘要：[目的]高能、强流、长脉冲中性束负离子源技术是磁约束聚变堆等离子体达到燃烧条件的核心技术之一。为满足长脉冲高功率负离子源实验平台200 kV/20 A参数下的束诊断需求,研制了用于截获负离子束或中性束、诊断两种束功率密度分布和束发散角以及负离子的中性化效率等性能参数的量热靶。[方法]根据现有的实验平台真空室结构和引出电极尺寸,利用matlab程序获得了该参数下,束发散角为1°时的负离子束在量热靶前端处的功率密度分布和束斑尺寸,进而设计了V字形靶板的量热靶物理结构;在此基础上采用Workbench软件对无氧铜V字形靶板结构进行满功率运行状态下的热负荷模拟计算,获得了水流量为80 m~3/h条件下的量热靶长脉冲运行时的温度分布,最高温度为610℃。[结果]根据模拟计算结果,结合实验平台工程结构和诊断需求,完成了量热靶的工程设计。[结论]量热靶采用磁流体真空密封,实现V字形靶板开合,靶板背面布置了热电偶阵列实时监测靶板温度。量热靶工程结构紧凑,安装尺寸能够兼容离子束流诊断真空室和中性束流诊断真空室,满足诊断需求,能够长脉冲安全运行。

摘要：介绍了为HL-2A装置设计的引出束功率为1MW的射频离子源研制情况。目前,在测试平台上,该离子源已经成功引出了束能量和束电流分别为35ke V和12.4A、束质子比为79%、脉宽为100ms的氢离子束,达到了其设计束功率的44%。用红外热成像的方法测量了离子束能量密度分布。结果表明,在距离引出系统地电极1.3m处,束密度分布遵循高斯分布。引出束的最佳导流系数为1.689×10–6A?V-3/2左右,随射频功率改变有较小的变化。根据这些实验结果,采取了相关改进措施来改善离子源的引出束性能。

摘要：偏转磁体是中性束注入器的关键部件之一,它安装在中性束注入器真空室内部。为适应核聚变研究装置对中性束注入器高能量、长脉冲、稳态运行的要求,对其偏转磁体原先励磁线圈的水冷系统进行了分析,提出增加水冷抽头的方法完成了改进设计,并对改进前后线圈的冷却能力进行了实验测试。测试结果显示,当中性束注入器长脉冲稳态运行时,改进后的水冷结构能及时带走偏转磁体励磁线圈产生的热量;冷却水的进出口水温差约21 oC;偏转磁体线圈导体表面的温度约45 oC;改进设计水冷系统性能得到优化,满足了EAST-NBI高参数、稳态运行的要求。