CN102543223B - 一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的icrf天线结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构，包括有内导体、外导体、法拉第屏蔽，法拉第屏蔽上设有冷却管，法拉第屏蔽两端分别固定电热带，外导体固定套装有固定法兰、移动法兰，固定法兰的外侧固定设有支撑箱体，支撑箱体的端部固定安装有外导体分度盘，法拉第屏蔽的端部固定安装有过渡连接段，外导体分度盘上开有弧形固定槽、外角度定位孔，过渡连接段上开有与弧形固定槽相对应的螺栓孔，过渡连接段上设有与外角度定位孔相对应的内角度定位孔，外角度定位孔与内角度定位孔之间插接有销轴。可以使一个法拉第屏蔽在装置总磁场与环向切线角度不同的条件下通过旋转调节法拉第屏蔽冷却管与环向切线角度重复使用，提高法拉第屏蔽使用效率，降低法拉第屏蔽制造成本。

Description

一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构
技术领域
本发明属于离子回旋共振(ICRF)加热装置，具体是法拉第屏蔽可调角度的ICRF天线结构。
背景技术
目前，磁约束核聚变进行可控核聚变研究的一种主要途径之一，而超导托卡马克是目前世界上进行磁约束核聚变研究的一种主要装置。早期的托卡马克装置实验中，一般由环向电流提供欧姆加热，但是随着等离子体温度的提高，欧姆加热满足不了加热要求，必须采取一些辅助加热手段对其加热，其中离子回旋共振（ICRF）加热是重要的辅助加热手段，而离子回旋共振（ICRF）加热天线是行驶加热的装置。ICRF加热天线主要由法拉第屏蔽，电流带，支撑箱体，传输线内、外导体，连接法兰，波纹管等部件组成。法拉第屏蔽是ICRF天线重要部件，实验时安装在ICRF天线的前部，位于托卡马克真空室内。它的主要作用有1).避免电流带直接暴露在等离子体中受到高能粒子的轰击；2). 减少因受到高能粒子轰击而溅射出的杂质；3). 将不必要的场分量屏蔽掉，而允许激发磁声波的场分量不受影响的通过；4).可以改变天线的电特性；5).抑制共轴模式的产生，避免边缘加热；6).在一定程度上降低了等离子体中射频场的强度。除此之外，使用法拉第屏蔽还能提高ICRF的加热效率。
实际上，由于托卡马克装置上极向场的存在，使总的磁场与环向切线有一定的角度。也就是说，要想把法拉第屏蔽可能的E//场屏蔽掉，我们必须使得法拉第屏蔽冷却管与环向切线的角度与总磁场的角度一致。但是，在不同参数的物理实验中，托卡马克装置总磁场与环向切线角度是不同的，这也要求法拉第屏蔽冷却管与环向切线的角度是变化的。如在EAST托卡马克装置中，在前期的物理实验中，装置总磁场与环向切线角度为7度，在后来的实验中变为8度，这也要求法拉第屏蔽冷却管与环向切线角度由原来的7度变为8度。由于法拉第屏蔽管与法拉第屏蔽腔体通过焊接而成，若法拉第屏蔽冷却管与环向切线的角度变化了，这需要重新设计加工制造一个新的法拉第屏蔽。目前国际上ICRF天线上的法拉第屏蔽都是根据装置总磁场与环向切线角度不同重新进行设计加工制造，这导致整个ICRF天线的制造成本上升。如何使一个法拉第屏蔽能在装置总磁场与环向切线不同角度的情况下使用，减少法拉第屏蔽加工制造成本是未来发展的一个趋势。
发明内容
本发明目的是提出一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构，此种结构可以使一个法拉第屏蔽在装置总磁场与环向切线角度不同的条件下通过旋转调节法拉第屏蔽冷却管与环向切线角度重复使用，提高法拉第屏蔽使用效率，降低法拉第屏蔽制造成本。
本发明的技术方案如下：
一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构，包括有内导体、外导体、法拉第屏蔽，法拉第屏蔽上设有冷却管，法拉第屏蔽两端分别固定电热带，外导体固定套装有固定法兰、移动法兰，固定法兰的外侧固定设有支撑箱体，支撑箱体的端部固定安装有外导体分度盘，法拉第屏蔽的端部固定安装有过渡连接段，外导体分度盘上开有弧形固定槽、外角度定位孔，过渡连接段上开有与弧形固定槽相对应的螺栓孔，过渡连接段上设有与外角度定位孔相对应的内角度定位孔，外角度定位孔与内角度定位孔之间插接有销轴。
所述的外角度定位孔、内角度定位孔有多个，且呈弧形排布。
本发明主要针对托卡马克装置总磁场与环向切线角度不同的情况，法拉第屏蔽冷却管与环向切线角度可以进行手动调节。在调节过程中，首先根据实验的需要，把法拉第屏蔽，电流带通过旋转过渡连接段到所需要的角度，旋转的角度可以通过角度定位孔来判定，角度定位孔上将刻有角度标记，通常情况下角度为整数。当法拉第屏蔽随同电流带旋转到所需要的角度时候，运用销钉在角度定位孔上定位，然后通过螺栓在连接固定孔上进行安装固定。通过此方法可以大大提高法拉第屏蔽的使用效率，减少整个ICRF天线的加工成本。
附图说明
图1为法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构。
图2为过渡连接段与外导体分度盘装配图。
具体实施方式
参见附图，一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构，包括有内导体1、外导体2、法拉第屏蔽3，法拉第屏蔽3上设有冷却管4，法拉第屏蔽两端分别固定电热带5，外导体2固定套装有固定法兰6、移动法兰7，固定法兰6的外侧固定设有支撑箱体8，支撑箱体8的端部固定安装有外导体分度盘9，法拉第屏蔽的端部固定安装有过渡连接段10，外导体2分度盘上开有弧形固定槽11、外角度定位孔12，过渡连接段上开有与弧形固定槽相对应的螺栓孔13，过渡连接段上设有与外角度定位孔相对应的内角度定位孔，外角度定位孔与内角度定位孔之间插接有销轴。
所述的外角度定位孔、内角度定位孔有多个，且呈弧形排布。
法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线安装过程中，首先把ICRF天线内、外导体穿过移动法兰和固定法兰以及波纹管并固定密封好外导体与移动法兰连接端面，内导体连接件通过焊接与内导体组装成一体。根据装配次序依次把波纹管两端固定密封在固定法兰和移动法兰上，接着通过上、下端支撑杆连接固定支撑箱体，支撑箱体固定后通过螺栓进一步把外导体分度盘与支撑箱体连接，完后把支撑箱体和外导体分度盘作为一个整体经真空室窗口推入到真空室，外部固定法兰通过螺栓，密封圈固定密封在真空室窗口上，移动法兰固定在支撑平台上。在真空室内，首先在电流带中部通过螺钉，内导体连接件固定在内导体上，同时法拉第屏蔽和过渡连接件通过螺栓固定连接成一个整体，然后以一个整体套入电流带，接着运用螺钉把电流带上、下两端固定在法拉第屏蔽腔体上、下两端，然后根据实验时装置总磁场与环向切线所成的角度，与内导体中心线为轴线，通过旋转法拉第屏蔽，电流带，过渡连接段整体到所需要的角度，通过销钉固定在标有角度的外导体分度盘和过渡连接段角度定位孔上，最后通过螺栓固定过渡连接段和外导体分度盘。

Claims (2)

1.一种法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构，包括有内导体、外导体、法拉第屏蔽，法拉第屏蔽上设有冷却管，法拉第屏蔽两端分别固定电热带，外导体固定套装有固定法兰、移动法兰，固定法兰的外侧固定设有支撑箱体，其特征在于：支撑箱体的端部固定安装有外导体分度盘，法拉第屏蔽的端部固定安装有过渡连接段，外导体分度盘上开有弧形固定槽、外角度定位孔，过渡连接段上开有与弧形固定槽相对应的螺栓孔，过渡连接段上设有与外角度定位孔相对应的内角度定位孔，外角度定位孔与内角度定位孔之间插接有销轴。
2.根据权利要求1所述的法拉第屏蔽冷却管可调角度的ICRF天线结构，其特征在于：所述的外角度定位孔、内角度定位孔有多个，且呈弧形排布。
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