ITER中性束注入器加速极需要一套逆变型直流高压电源系统。该电源采用三相三电平(TPTL)直流变换器作为基本单元, 通过占空比控制实现对输出电压的快速调节。针对三相三电平直流变换器在小占空比模式下输出电压纹波大的缺点, 提出了一种全新的控制策略。该策略通过协调直流母线电压的大小和逆变器占空比的变化对输出电压进行调节。为了验证新的控制策略的性能, 搭建了200 kV/60 A的MATLAB/Simulink仿真模型和400 V/6 A的原理样机。仿真结果和样机实验结果表明, 新的控制策略可以实现逆变型高压电源在输出电压快速可调的情况下降低输出电压纹波。

中性束注入是等离子体加热和电流驱动的最有效方法之一。 中性束注入的三个基本过程为: 离子束的产生, 离子束的中性化和中性束的传输, 其中, 离子束的中性化是关键环节之一。 对于EAST-NBI气体中性化室而言, 中性化室内气体靶厚度会直接影响离子束的中性化效率, 而且还会进一步影响到中性束的传输效率。 基于多普勒频移效应, 提出了一种新的诊断气体靶厚度的方法, 并且已经被应用于EASTNBI测试平台上。 该方法主要是基于中性束的束成分随气体靶厚度的演化过程, 利用中性束发射Dα光谱线强度完成计算。 因此, 它被应用于中国科学院等离子体物理研究所EASTNBI装置上。 在中性化室出口处的观测窗口上进行测量, 在束能量为40~65 keV时, 气体靶厚度值为(0.16~0.22)×1016 cm-2, 随着引出束流的变化, 气体靶厚度随之改变。 根据质量守恒定律, 对中性化室内的气体靶厚度进行一个粗略的估算, 估算的结果与测量的结果基本保持一致, 从而证明了该诊断方法的合理性。 综上, 实验结果表明, 该种基于多普勒频移效应的光谱诊断法可以被用于测量中性化室内的气体靶厚度。

介绍了EAST(全超导托卡马克核聚变实验装置)中性束注入高压电源的综合保护方案。从主回路保护、电源模块保护和现场安全监测三个方面介绍了其基本原理, 详细阐述了现场安全监测器的硬件与软件实现方法, 并利用LabVIEW实现了上位机监控软件的开发。该系统对于频繁打火、安全风险很高的EAST-NBI高压电源提供了有效的安全保障, 对于EAST实验中人员和设备的安全具有重要意义。

根据EAST-NBI偏转系统工作原理，分析了束流在偏转系统传输的基本过程和特点。利用直接蒙特卡罗方法，发展了中性束注入器束偏转区域束流传输模拟程序。结果显示: EAST-NBI磁偏转系统可很好地剥离束流中的剩余离子; 束偏转区域束流再电离损失约为2.43%; 束流180°偏转所带来线聚焦过程使偏转磁体磁极护板局部面临较高的热流密度。

中性束注入(NBI)是磁约束核聚变装置等离子体加热和电流驱动的重要手段。依据东方超环(EAST)NBI实验运行特点,设计了基于网络通讯的集散式控制系统。NBI控制系统采用计算机网络技术,按照控制层次分为远程监控层、服务器控制层和现场控制层,三层控制结构易于系统功能扩展与设备升级。一条束线的两个离子源可以独立运行控制,这为EAST第二条束线控制扩展奠定基础。实验表明,NBI控制系统具备了远程监控、连锁保护和数据处理功能,满足了NBI实验运行的自动化和可视化的需求。