对于NBI应用的高功率和长脉冲射频离子源的法拉第无盾驱动器的等离子放电实验

科学领域:

• 等离子体物理学的物理学
• 核聚变能源工程 核聚变能源工程

背景情况:

• 无线电频率 (RF) 驱动的离子源对于中性束注入 (NBI) 系统至关重要,因为它们的稳定性和低维护成本.
• 传统的射频离子源通常在等离子驱动器中包含法拉第盾 (FS),以保护放电管.
• 然而,FS可以阻碍射频功率传输,并使制造过程复杂化.

研究的目的:

• 开发和评估一个新的RF等离子体驱动器原型,用于NBI应用程序,省略法拉第盾.
• 评估在苛刻的操作条件下无FS原型的可靠性,等离子体特性和性能.
• 确定在无FS设计中的潜在问题和改进领域.

主要方法:

• 开发一种无FS的射频等离子驱动器原型,采用水冷排放管和成熟的制造技术.
• 在高功率 (50千瓦),长脉冲 (20秒) 和长期运行场景下对原型进行实验测试.
• 对等离子体特征的分析,包括提取区域的电子密度,以及对组件可靠性和潜在损坏的评估.

主要成果:

• 没有FS的原型成功产生了稳定的高密度等离子体,没有可观察到的损伤或喷.
• 在50kW功率和20秒脉冲持续时间下实现了稳定的射频等离子体放电.
• 证明了有效的频率调能力.
• 在相同的射频功率条件下,与传统的FS设备驱动器相比,在提取区域观察到更高的电子密度.

结论:

• 开发的无FS无射频等离子驱动器原型显示了NBI系统的巨大潜力,提供了更好的等离子性能和简化的构造.
• 原型在测试条件下表现出高可靠性和稳定性,验证了设计的可行性.
• 计划进行进一步的改进,以解决实验评估期间发现的缺陷,为增强未来代铺平道路.