[发明专利]一种高功率长脉冲电子回旋加热共振系统假负载

说明书

技术领域

本发明涉及一种高功率长脉冲电子回旋加热共振系统假负载，特别是涉及一种涉及等离子体加热中电子回旋共振加热系统输出功率测量和标定所需的功率容量为500kW/3s的假负载，频率为50-170GHz。 

背景技术

在受控核聚变研究领域，为了使等离子体温度达到点火温度，必须采用辅助加热手段，从而实现可以控制的核聚变反应。电子回旋共振加热（ECRH）因其具有加热效率高、系统灵活、局域加热及可控性强等特点，被广泛的用于聚变研究。 

电子回旋共振加热系统中，为了更准确的描述电子回旋波对等离子体的加热和电流驱动等效果，需要对系统的微波功率进行测量和标定。HL-2A装置上单套ECRH系统的微波特点是功率高且脉宽长（功率500kW及以上，脉宽3s），导致微波功率的直接测量难度较大，需要将微波能量转换成其它形式的能量再进行测量，常用的做法是将微波能量转换成水的热能，再通过量热法进行测量。因此，需要研究用于高功率长脉冲电子回旋共振加热系统的假负载，将微波能量转换成水的热能。 

假负载需要满足以下要求：(1)功率容量大，能够满足功率500kW，脉宽3s微波功率测量要求；(2)能量转换效率高，能将微波能量高效的转换成水的能量，以保证测量精度。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种针对电子回旋共振加热系统微波功 率测量和标定的要求，能够满足高功率长脉冲微波功率测量要求且能量转换效率高的，使测量系统能够准确的测量微波功率的假负载。 

为解决上述技术问题，本发明一种高功率长脉冲电子回旋加热共振系统假负载，其特征在于：包括中空圆柱体；中空圆柱体轴向的一端为微波输入端口，中空圆柱体轴向的另一端设置有反射镜，反射镜为弯向中空圆柱体内部的凸镜，凸镜曲面中心处设有一凸起；中空圆柱体内壁盘旋缠绕有内部水路，内部水路与设置在中空圆柱体外部的外部水路连接。 

凸镜的曲率半径为216.3mm，凸起的曲率半径为28.75mm，凸起的高度为7.86mm。 

中空圆柱体轴向长度为1517mm，中空圆柱体的外直径为276mm。 

内部水路为4组，每组水路各设有一个进水口和一个出水口，4个进水口与外部水路的进水管连接，4个出水口与外部水路的出水管连接。 

内部水路的水管为聚四氟乙烯水管。 

中空圆柱体的材料为不锈钢。 

本发明可以满足高功率长脉冲电子回旋共振加热系统微波功率测量要求，功率容量为500kW/3s，而且结构简单。 

附图说明

图1为本发明所提供的一种高功率长脉冲电子回旋加热共振系统假负载的示意图。 

图2为凸镜的示意图。 

图中：1为微波输入端口，2为中空圆柱体，3为外部水路，4为内部水路，5为反射镜。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。 

假负载的结构如图1所示，包括中空圆柱体2；中空圆柱体2轴向的一端与传输系统导波元件相连，作为微波输入端口1。导波元件与微波输入端口1通过专门设计的过渡段实现无缝连接。中空圆柱体2轴向的另一端通过螺钉固定有反射镜5；中空圆柱体2内壁盘旋缠绕有内部水路4，内部水路4与设置在中空圆柱体2外部的外部水路3连接。 

微波输入端口1通过特殊设计的过渡段与传输系统的导波元件波纹波导相连，从而接受从电子回旋共振加热系统波源器件回旋管输出的微波，进而进行微波功率测量；中空圆柱体保证了微波在自由空间的传播，圆柱体的尺寸可以保证微波在传播到反射镜之前不与圆柱体内壁接触；水路分为内部水路4和外部水路3，内部水路4缠绕在整个圆柱体内壁以保证微波能量的充分系统和防止微波泄漏，外部水路3作为水的输入和输出端，保证能量及时被水带走；反射镜5可以使微波波束发散，从而降低微波功率密度，同时发散的微波将传播到假负载内壁，能量被缠绕在内壁的水管吸收，转换成水的热能。