技术简介：
本实用新型针对低杂波天线端口密度降低导致等离子体耦合效率下降的问题，提出了在天线阵列周围设置充气管道，并充入D2或CD4气体的技术方案。这种结构能有效提高天线端口的等离子体密度，在各种实验条件下都能保持良好的磁重联和波与等离子体的耦合。
关键词：低杂波天线,等离子体耦合改善
专利名称:改善波与等离子体耦合的新型充气结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到核聚变实验配套器件，具体的说是一种改善波与等离子体 耦合的新型充气结构。
背景技术：
在超导托卡马克核聚变实验装置EAST及未来聚变装置上,等离子体的辐射 功率将逐渐升高，低杂波天线端口需要远离等离子体，否则，天线将受到来自等 离子体的巨大的热负荷轰击而受损，同时产生大量的金属杂质，从而影响等离子 体特性甚至熄灭等离子体。而随着低杂波天线与等离子体之间的距离d的增加， 天线端口密度ne，g训随之减小，甚至会低于截止密度，反射增大，从而大大降低 耦合效率。同时，未来注入EAST装置的低杂波功率远大于现有HT-7装置的低 杂波功率，低杂波功率增加导致的增加的有质动力效应使天线端口附近的等离子 体密度减小，导致波与等离子体的耦合恶化，降低天线的通波能力。因此，需要 充入可电离的气体，在天线端口处得到尽可能均匀、高于截止密度的等离子体密 度，以提高波与等离子体的耦合效率，提高低杂波天线的通波能力，其前提是 必须保证充气口与天线端口磁重联。一般传统的做法是将充气口布置在低杂波天 线的一侧，且具有一定的距离。但是，在实际实验中，由于等离子体电流和纵场 需要随着实际实验需要而改变，并不能保证充气口与天线端口磁重联，因此有时 并不能很好地改善耦合。因此需要寻找一种新的充气方法，提高天线端口的等离 子体密度，无论在何种实验条件下都能很好地改善波与等离子体的耦合。
发明内容为了提高天线端口的等离子体密度，并尽可能保证天线端口与充气口磁重 联，本实用新型提供一种充气改善波与等离子体耦合的低杂波天线端口结构，将 充气端口安装在天线的四周，这样无论电流和纵场如何变化，都能保证它们磁重 联，从而有效地保证天线端口密度的提高。 本实用新型采用的技术方案
改善波与等离子体耦合的新型充气结构，包括有低杂波天线阵列，其特征在 于低杂波天线阵列端口附近环绕有充气管道，所述的充气管道上充气口和出气
3口，所述的充气管道与低杂波天线阵列端口平齐或略靠后于低杂波天线阵列端 口，充气管道中充入不与等离子体反应的气体，在充气口前安装充气开关控制充 气，从充气管道出气口出来的气体进入等离子体。
所述的改善波与等离子体耦合的新型充气结构，其特征在于所述的低杂波天 线阵列为3X4结构，充气管道上端、下端分别具有二个出气口，在水平方向将 低杂波天线阵列三等份；充气管道左、右侧分别具有一个出气口，位于垂直方向 天线的中心。
所述的改善波与等离子体耦合的新型充气结构，其特征在于所述的充气管道 与低杂波天线阵列距离为1-2mm。
所述的改善波与等离子体耦合的新型充气结构，其特征在于所述的充入充气 管道的气体为D2或CD4。 本实用新型的优点
应用本实用新型，在HT-7上开展了相关的实验。结果表明，运用本实用新型 可以有效地提高天线端口的等离子体密度，从而有效地改善了波与等离子体的耦 合(见图2)。随着天线端口与等离子体距离的增大，没有充气时，馈入到等离 子体的低杂波功率逐渐减小，但是当充入CD4时，低杂波功率仍能很好地耦合 给等离子体，表明本实用新型在HT-7上是成功的。
图1为天线端口充气结构示意图；
图2为在充入与不充入CD4气体时等离子体最外磁面与天线距离逐渐增加 时耦合功率的比较； 其中
(a) 、 (a')等离子体电流和低杂波天线端口与等离子体最外磁面的距离(分 别以箭头方向分开)
(b) 、 (b')等离子体密度
(c) 、 (c')入射功率和反射功率
(d) 、 (cT )功率反射系数
具体实施方式充气改善波与等离子体耦合的低杂波天线端口结构，包括有低杂波天线阵列 1，低杂波天线阵列1端口附近环绕有充气管道2，所述的充气管道2的下端的 充气口 3，上、下、左、右段上均有出气口 4，充气管道2内可通过D2或CD4 气体。所述的低杂波天线阵列1由十二个低杂波天线组成。充气管道2与低杂波 天线阵列l之间距离为l-2mm，优选为2ram，充气管道与低杂波天线阵列端口平 齐，绝不能超出低杂波天线阵列端口。
权利要求1、改善波与等离子体耦合的新型充气结构，包括有低杂波天线阵列，其特征在于低杂波天线阵列端口附近环绕有充气管道，所述的充气管道上充气口和出气口，所述的充气管道与低杂波天线阵列端口平齐或略靠后于低杂波天线阵列端口，充气管道中充入不与等离子体反应的气体，在充气口前安装充气开关控制充气，从充气管道出气口出来的气体进入等离子体。
2、 根据
权利要求1所述的改善波与等离子体耦合的新型充气结构，其特征在于 所述的低杂波天线阵列为3X4结构，充气管道上端、下端分别具有二个出气 口，在水平方向将低杂波天线阵列三等份；充气管道左、右侧分别具有一个 出气口，位于垂直方向天线的中心。
3、 根据
权利要求1所述的改善波与等离子体耦合的新型充气结构，其特征在于 所述的充气管道与低杂波天线阵列距离为1-2mm。
4、 根据
权利要求1所述的改善波与等离子体耦合的新型充气结构，其特征在于 所述的充入充气管道的气体为仏或CD4。
专利摘要本实用新型提供了一种改善波与等离子体耦合的新型充气结构，包括有低杂波天线阵列，其特征在于低杂波天线阵列端口附近环绕有充气管道，所述的充气管道下侧具有一个进气口，上、下、左、右段上均有充气口(出气口)，充气管道内充有CD<sub>4</sub>气体。所述的低杂波天线阵列由十二个低杂波天线组成，所述的充气管道下方具有一个进气口，上、下段上分别有二个出气口，左、右段上分别有一个出气口。运用本实用新型可以有效地提高天线端口的等离子体密度，从而有效地改善了波与等离子体的耦合。
文档编号G21B1/11GKCN201345229SQ200920142880
公开日2009年11月11日 申请日期2009年1月22日
发明者丁伯江, 张晓东, 秦永亮, 翔 高 申请人:中国科学院等离子体物理研究所