一种兆瓦级稳态高功率锥形水负载

本发明涉及核聚变研究中高功率微波的，尤其涉及一种兆瓦级稳态高功率锥形水负载。

背景技术：

1、核聚变是指由质量小的原子，主要为氘或氚，在一定的条件下，例如超高温和高压的条件下，发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。核聚变能是目前已认识到的一种理想的清洁能源。聚变反应堆需要大功率波加热和电流驱动，以获得高参数的等离子体电流，而加热和电流驱动的一种方法为低杂波电流驱动法。

2、低杂波电流驱动系统的关键部件为速调管微波源。目前，对速调管产生功率在兆瓦级、时间在百秒量级的长秒冲的研究，是科研人员正在攻克的问题。其中，对速调管的参数指标验证需要通过多种微波器件进行功率的传输、测量、吸收隔离等操作，在测试验证系统的末端，需要对速调管产生的兆瓦级稳态高功率的微波进行吸收，从而避免速调管产生的微波对空辐射对工作人员造成辐射伤害。

3、目前，并没有能够对兆瓦级的高功率进行吸收的水负载，不能满足兆瓦级大功率速调管研制的测试需求。

技术实现思路

1、本发明提供一种兆瓦级稳态高功率锥形水负载，解决现有的水负载不能对兆瓦级稳态高功率的微波进行吸收的问题。

2、为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供一种兆瓦级稳态高功率锥形水负载，包括同轴且依次连通设置的矩形波导、圆柱波导以及锥形水负载吸收单元；

4、所述锥形水负载吸收单元包括圆锥筒，所述圆锥筒包括大头端和小头端，所述大头端与所述圆柱波导连通，所述圆锥筒的筒壁设有进水口，用于通入冷却水，所述小头端为出水口，用于排出所述冷却水；

5、所述圆柱波导内靠近所述圆锥筒的一侧设置有陶瓷介质，用于在所述圆柱波导和所述锥形水负载吸收单元之间形成隔离层。

6、在一种可能的实现方式中，所述进水口处还设置有喷淋器，所述喷淋器的喷淋口朝向所述陶瓷介质，用于将冷却水均匀的喷洒在所述陶瓷介质上。

7、在一种可能的实现方式中，述矩形波导外部靠近所述圆柱波导的一侧套设有水冷结构，用于对所述圆柱波导降温。

8、在一种可能的实现方式中，所述水冷结构包括同轴固定套设在所述矩形波导外部的安装座，所述安装座为矩形环状结构；

9、所述安装座内设置有u型通路，所述u型通路环绕在所述矩形波导外部，所述u型通路开口端的一端为入水口，另一端为排水口。

10、在一种可能的实现方式中，所述入水口和所述排水口均设置在所述安装座的短边上。

11、在一种可能的实现方式中，所述入水口处设置有入水螺纹接头，所述出水口处设置有排水螺纹接头。

12、在一种可能的实现方式中，所述进水口设置有进水接头，所述出水口同轴设置有出水接头；

13、所述进水接头内设置有支撑台，所述喷淋器通过所述支撑台固定在所述进水接头内。

14、在一种可能的实现方式中，所述喷淋器为直径与所述进水接头的直径匹配的圆柱状结构，所述喷淋器靠近所述陶瓷介质的一侧均匀开设有多个喷水孔。

15、在一种可能的实现方式中，所述圆柱波导的外侧壁靠近所述锥形水负载吸收单元的一侧同轴开设有第一环形定位槽和第二环形定位槽，所述第一环形定位槽用于对焊接圆柱波导与陶瓷介质的装置进行定位；所述第二环形定位槽为两个，且相对设置在所述第一环形定位槽的两端，用于对焊丝进行定位；所述第一环形定位槽的宽度大于所述第二环形定位槽的宽度。

16、在一种可能的实现方式中，所述陶瓷介质为氮化铝陶瓷介质。

17、本发明实施例提供的兆瓦级稳态高功率锥形水负载，兆瓦级的大功率微波经矩形波导传输到圆柱波导内之后，穿过陶瓷介质进入圆锥筒内，从圆锥筒的进水孔向圆锥筒内通入冷却水，通过圆锥筒内的冷却水对进入的兆瓦级的大功率微波的能量进行吸收，并转换为热能，圆锥筒内的冷却水吸收微波的能量后温度升高，通过进水口和出水口不断对圆锥筒内的冷却水进行更换，保证水负载的吸收效果；本发明的水负载能够有效地吸收兆瓦级稳态高功率的微波的能量，避免对空辐射对人体造成辐射损坏。

技术特征：

1.一种兆瓦级稳态高功率锥形水负载，其特征在于，包括同轴且依次连通设置的矩形波导、圆柱波导以及锥形水负载吸收单元；

2.根据权利要求1所述的水负载，其特征在于，所述进水口处还设置有喷淋器，所述喷淋器的喷淋口朝向所述陶瓷介质，用于将冷却水均匀的喷洒在所述陶瓷介质上。

3.根据权利要求2所述的水负载，其特征在于，所述矩形波导外部靠近所述圆柱波导的一侧套设有水冷结构，用于对所述圆柱波导降温。

4.根据权利要求3所述的水负载，其特征在于，所述水冷结构包括同轴固定套设在所述矩形波导外部的安装座，所述安装座为矩形环状结构；

5.根据权利要求4所述的水负载，其特征在于，所述入水口和所述排水口均设置在所述安装座的短边上。

6.根据权利要求4所述的水负载，其特征在于，所述入水口处设置有入水螺纹接头，所述出水口处设置有排水螺纹接头。

7.根据权利要求2所述的水负载，其特征在于，所述进水口设置有进水接头，所述出水口同轴设置有出水接头；

8.根据权利要求7所述的水负载，其特征在于，所述喷淋器为直径与所述进水接头的直径匹配的圆柱状结构，所述喷淋器靠近所述陶瓷介质的一侧均匀开设有多个喷水孔。

9.根据权利要求1所述的水负载，其特征在于，所述圆柱波导的外侧壁靠近所述锥形水负载吸收单元的一侧同轴开设有第一环形定位槽和第二环形定位槽，所述第一环形定位槽用于对焊接圆柱波导与陶瓷介质的装置进行定位；所述第二环形定位槽为两个，且相对设置在所述第一环形定位槽的两端，用于对焊丝进行定位；所述第一环形定位槽的宽度大于所述第二环形定位槽的宽度。

10.根据权利要求1所述的水负载，其特征在于，所述陶瓷介质为氮化铝陶瓷介质。

技术总结
本发明公开了一种兆瓦级稳态高功率锥形水负载，包括同轴且依次连通设置的矩形波导、圆柱波导以及锥形水负载吸收单元；所述锥形水负载吸收单元包括圆锥筒，所述圆锥筒包括大头端和小头端，所述大头端与所述圆柱波导连接，所述圆锥筒的筒壁设有进水口，用于通入冷却水，所述小头端为出水口，用于排出所述冷却水；所述圆柱波导内靠近所述圆锥筒的一侧设置有陶瓷介质，用于在所述圆柱波导和所述锥形水负载吸收单元之间形成隔离层。本发明的水负载应用在高功率微波系统中，能够吸收兆瓦级稳态高功率的微波，避免对空辐射对人体造成辐射损坏。

技术研发人员：赵连敏,李定真,朱梁,程敏,李妙辉,周泰安
受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14