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ELECTRONICSCIENCE CHINA专业学位硕士学位论文 MASTER

时间:2019-07-29

  ELECTRONICSCIENCE CHINA专业学位硕士学位论文 MASTER THESIS PROFESSIONALDEGREE 论文题目 HL 2A装置中快离子光谱诊断技术的研究 专业学位类别 姚列明教授 分类号 密级 UDC注1 HL2A装置中快离子光谱诊断技术的研究 题名和副题名 作者姓名

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  ELECTRONICSCIENCE CHINA专业学位硕士学位论文 MASTER THESIS PROFESSIONALDEGREE 论文题目 HL 2A装置中快离子光谱诊断技术的研究 专业学位类别 姚列明教授 分类号 密级 UDC注1 HL2A装置中快离子光谱诊断技术的研究 题名和副题名 作者姓名指导教师 姓名、职称、单位名称申请学位级别 硕士 专业学位类型 工程领域名称电子与通信工程 提交论文日期 2014 04 论文答辩日期 2014 05 学位授予单位和日期 电子科技大学 2014年6月 答辩委员会主席 评阅人 SPECTRALDIAGNOSTICS FASTION HL2A MasterThesis Submitted ElectronicScience ChinaMajor Master EngineeringAuthor Liu Kexun Advisor Pro Yao Lieming School School PhysicalElectronic 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知 除了文中特别加以标注和致谢的地方外 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果 也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 作者签名 日期 论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索 可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 保密的学位论文在解密后应遵守此规定 作者签名 导师签名 日期 电子科技大学学位论文使用授权声明本人 学号1 在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩 并被电子科技大学授予博士 硕士 学士学位。本学位论文作者完全了解“电子科技大学关于保存、使用学位论文的管理办法” 本人按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本学校按规定保存提交学位论文的印刷版和电子版 并提供目录检索与阅览服务 学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文 学校可以按著作权法及知识产权法的有关规定公布学位论文的全部或部分内容。 作者签名 导师签名 在托卡马克装置中快离子主要通过中性束注入 射频加热以及聚变反应产生 它们是装置中等离子体粒子、动量以及能量的主要来源。快离子的数量是自由能的主要来源 如果这一部分能量失去了 那么就不能满足劳森判据也就不会产生聚变反应。在ITER计划中我们希望快离子的密度仅占中心等离子体密度的0 但是同时这些快离子也会带走将近15的动能 这些快离子在慢化过程中主要通过与电子的碰撞将它们的能量传递给等离子体 因此对快离子的诊断是一项非常重要的工作。 FIDA Fast ion 信号测量的最主要的困难是如何将FIDA信号从其他光源在同一光谱范围内的谱线中检测出来。中性束注入产生的束发射谱的D谱线的强度比FIDA信号的强度强得多 halo中性粒子发射的D 谱线的强度和中性束注入产生的束发射谱的强度差不多 其他的干扰谱线还包括杂质谱线、可见轫致辐射以及装置边缘的氘原子所辐射出来的谱线 杂质谱线一般可以通过拟合来消除 可见轫致辐射可以通过背景差分的方法消除。在我们探测的光谱范围内 主要包括快离子信号 的电荷交换谱信号halo中性粒子发射的D 3三种能量成分的束发射谱以及CII信号所以我们首先用这几种信号对从光谱仪得到的光谱信号进行拟合 在拟合好以后 用总的光谱信号减去除快离子信号以外的其他信号得到的就是我们需要的快离子信号。 关键词 快离子 光谱诊断 电荷交换 束发射谱 MatlabABSTRACT II ABSTRACT tokamaksfast ions neutralbeams rfacceleration fusionreactions majorsource energymomentum plasmaPopulations fastions freeenergy which we can wasteotherwise Lawsoncriterion ITERwe expect fastion density onlyconstitute around plasmadensity sametime fastions carryapproximately 15 kineticenergy available fastparticles continuouslyslow down bulkplasma primarily electronsthrough collisions so fastion veryimportant job principalchallenge FIDAmeasurement FIDAsignal from other bright sources samespectral region beamemission spectrum BES radiated injectedneutrals signallight from halo neutrals typicallymuch larger than FIDAOther contaminants spectruminclude impurity lines visible bremsstrahlung verybright emission from atomic deuterium deviceImpurity lines usuallyremoved fittingVisible bremsstrahlung backgroundsubtraction ourdetected spectral range including fast ion chargeexchange spectrum signal signalfrom halo neutrals beam emission spectroscopy CIIso first we use all fitour spectral signal get from spectrometer after we fit signalwell we use totalspectral signal plus all signalsexcept fast ion wecan get signalswe need Key word Fast ion Spectral diagnostics Charge exchange Beam emission spectrum Matlab目录 III 第一章绪论 HL2A托卡马克装置 第二章光谱诊断 复合辐射10 回旋辐射10 原子线 光谱谱线 第三章 快离子诊断 15 快离子的来源15 快离子诊断原理16 本章小结19 第四章 中性束注入 20 中性束的作用20 中性束注入系统21 中性束发射光谱23 本章小结24 第五章 中性束发射光谱诊断系统 26 成像系统26 光传输系统27 光电探测系统28 目录 IV 光谱仪31 标定系统35 本章小结35 第六章 FIDA信号的实验数据处理及分析 36 中性束发射光谱的测量36 多普勒效应36 运动斯塔克效应38 数据分析与处理39 电荷交换复合光谱54 FIDA信号57 本章小结65 第七章 总结与展望 66 67参考文献 68 攻硕期间取得的研究成果 70 第一章 绪论 第一章绪论 聚变能受控热核聚变源于人们对能源的日益增长的需求 近代以来 化石能源是人们生活和生产的主要能源。但是 20世纪以来 由于人口的急剧增加、生产的发展和人们生活水平的提高 人们对能源的需求也越来越大 不能再生的化石能源正面临着枯竭的危险。以现在的消耗速度各种燃料的使用期限如表1 1所示 以现在的消耗速度各种燃料的使用期限能源 储量 109J 可用年数 目前消耗水平 石油 天然气 铀235裂变堆 铀238 钍232 增殖堆 10131013 1013 1013 40 50 300 30 3000 107我国的能源使用情况更加严峻 我们国家的能源结构的特点是石油储备比较少、天然气储备与其他国家相比也不算丰富、只有煤炭储备还比较高 在已探明石油天然气等能量的储备量 中国的石油和天然气的储备量仅占总能源的6 而煤炭储量占到整个能源储量的94 在接下来的将近50年的时间内 煤炭作为我国国民经济的基础产业和能源工业的地位不会改变 。目前中国仍是以煤炭为主要能源。随着经济的发展我国对能源的需求也将越来越高 我国的石油生产将在接下来的十到二十年的时间内达到最高值 然后逐渐降低。同时天然气的生产随着技术的提高也会越来越多 预计将会在2050达到最高点。到那个时候 石油天然气以及水电产生的能源将占总的能源需求的20 剩下的将近80 的能源需求就要由煤炭、核裂变以及核聚变来提供。目前我国的煤炭储备还比较丰富 预计能够满足本世纪的需求 但会受到运输能力和环境污染的限制。 所以核能的使用对我们国家来说非常重要 裂变能源的技术已经比较成熟 已经投入商用 在近几十年内聚变能源预计能够实现商业化 在2090年以前核聚变有希望形成大规模生产。现在从下面几个方面来说核聚变发电与核裂变相比有哪些优点 第一个优点就是聚变能产生的能量是裂变产生的能量的很多倍 单位质量的氘在聚变反应中放出的能量大约为3 65MeV 每个235U核裂变时放出的能

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