DNB功率测量及准直系统研究

论文摘要

诊断中性束(Diagnostic Neutral Beam，简称DNB)装置用于对托卡马克提供诊断的中性束流，此束流轰击托卡马克中的高温等离子体，借以分析等离子的离子温度等参数。DNB功率测量及准直系统用于DNB向托卡马克注入粒子前获取中性束流的功率大小及其分布情况，以便进行有效的控制和调整。本文对中国科学院等离子体物理研究所DNB装置作了简要介绍，论证了DNB功率测量及准直系统的设计方案，包括测试系统类型的选择、硬件组成及软件开发平台的选择；讨论了系统的功能和工作原理、热电偶和基于以太网的数据采集模块的选型、双路切换开关电路以及触发电路的设计和调试、系统软件的编写等。DNB功率测量及准直系统采用采样法和水路法两种方法对DNB功率测量靶上截止的束流的功率值进行了计算，并对计算结果进行了分析；利用DNB准直靶上的热电偶温升数据对比了DNB离子源调整前后的束线准直情况，并采用采样法对DNB准直靶上截止的束流的功率值进行了计算，同时跟功率测量靶上的计算结果进行了对比分析；对系统的动态特性进行了初步分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源、目的及所研究的主要内容
• 1.2 课题的意义
• 第二章 诊断中性束系统简介
• 2.1 大功率强流离子源
• 2.2 中性化气体室
• 2.3 主真空室
• 2.4 偏转磁体及离子吞食器
• 2.5 束线功率测量及准直系统
• 2.6 漂移管道
• 2.7 真空系统
• 2.8 诊断中性束的电源、控制与保护系统
• 第三章 DNB功率测量及准直系统方案论证及硬件设计
• 3.1 DNB功率测量及准直系统方案选择
• 3.1.1 温度传感器的选择
• 3.1.2 测控总线及数据采集系统的选择
• 3.1.3 控制室终端计算机的选择
• 3.1.4 软件开发平台的选择
• 3.2 DNB功率测量及准直系统工作原理
• 3.2.1 DNB功率测量系统工作原理
• 3.2.2 DNB准直系统工作原理
• 3.3 DNB功率测量及准直系统的温度传感器——热电偶
• 3.3.1 标准热电偶型号比较及选择
• 3.3.2 K型热电偶的特性
• 3.3.3 热电偶装配结构
• 3.3.4 DNB功率测量及准直系统所用K型热电偶的测试实验
• 3.4 双路切换开关系统
• 3.5 数据采集模块
• 3.5.1 典型工业以太网解决方案
• 3.5.2 数据采集模块的选择
• 3.6 触发电路设计
• 3.7 DNB电流电压保护器件（具有浪涌抑制能力的TVS）
• 第四章 DNB功率测量及准直系统软件设计
• 4.1 DNB功率测量及准直系统软件层次结构
• 4.2 DNB功率测量及准直系统软件的编写
• 第五章 束线功率计算及系统动态特性分析
• 5.1 由采样铜柱的温升计算其功率密度
• 5.2 计算功率测量靶上的功率值
• 5.2.1 由采样铜柱的温升计算功率测量靶上的功率值
• 5.2.2 由水路温升计算功率测量靶上的功率值
• 5.3 轰击功率测量靶的离子束和中性束的功率值计算实例
• 5.3.1 炮号为61048的离子束的功率值计算
• 5.3.2 采样法计算炮号为61337的中性束的功率值
• 5.4 准直靶的对中作用
• 5.5 由采样铜柱的温升计算准直靶上的功率值
• 5.6 轰击准直靶的离子束和中性束的功率值计算实例
• 5.7 功率计算结果分析
• 5.8 系统动态特性分析
• 第六章 总结
• 参考文献
• 个人论文