一、课题研究意义

中国科学院等离子体物理研究所主要从事受控热核聚变实验的研究。在托卡马克这种磁约束核聚变装置中,通过对等离子体加热达到聚变燃烧温度,使作为燃料的氢的同位素氖和氖,这两个较轻的原子核聚合为一个较重的原子核,并释放出能量。因此,产生等离子体并且把它加热到适当的温度,是从实验上研究高温等离子体性能的首要问题。而诊断高温等离子体的离子温度,是实现上述研究工作的保证。可以说,受控核聚变是与将来的经济发展、社会进步、人类文明密切相关的有广阔应用一前景的重大研究领域。

二、课题相关简介

DNB系统是核聚变实验装置上的一种重要的离子温度诊断系统,其诊断原理为将高能中性粒子束注入高温等离子体中,通过观察中性粒子与等离子体之间的电荷交换光谱来测量高温等离子体的离子温度。DNB利用中性化的高能脉冲粒子束线轰击托卡马克装置中的高温等离子体,从而诊断出等离子体参数。DNB功率测量及准直系统用于预先测量DNB束线功率大小及功率密度剖面分布"依据测量结果对DNB束线进行调整,能使束线的品质达到最佳,以利于对托卡马克装置运行参数的调整[1][2]。

DNB功率测量及准直系统的设计和实现,解决了DNB束流功率大小及束流密度剖面分布的测量问题,初步建立了对DNB系统工作情况的评价依据。束流功率是判断束线品质的重要依据,束线功率越高,相应的束线品质也就越好[3]。

依据不同加速极电源电压和电流下测定的束线功率,可以建立起束线功率与离子源的输入电压和电流间的关系,这是测算束线中性化效率的一个重要手段。根据DNB束线功率密度剖面分布情况可以调整离子源水平和垂直方向的位置,对DNB束线进行准直,使功率密度最大点聚焦位于漂移管道中心线上[4]。

HT- 7 托卡马克[5]的主要研究领域是高稳态运行、高参数等离子体放电和

等离子体加热研究。作为一个有效可靠的等离子体诊断手段, 诊断中性束和电荷交换复合光谱已经被广泛用于测量等离子体旋转速度、杂质离子温度、不同的低值杂质的浓度和分布以及它们的温度分布、电流密度分布和电子密度波动。诊断中性束是用于高参数 HT- 7 等离子体的诊断, 以便通过电荷交换复合光谱获得离子的温度和旋转速度, 并研究粒子热输运、径向电场和扰动。实验环境封闭, 因此相应的远程控制系统也随之发展起来, 最先被设计建造的是最重要的系统组成之一, 真空监控系统[6][7]。

图1 诊断中兴束系统示意图

DNB束功率测量系统由K型热电偶温度转换器、K型热电偶专用信号调理

器、多功能PCI总线数据采集卡PCI-9112、现场计算机及终端计算机等组成[8]。

热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度