EAST上面向等离子体新型低杂波天线耦合及改进方法研究

低杂波系统是向托卡马克中的等离子体提供能量以及驱动电流的重要系统，EAST低杂波除升级现有2.45GHz系统外，还将建设两套新系统，届时总的馈入功率将超过10MW，EAST将实现高参数的准稳态运行，其内部的等离子体向外辐射大量能量。基于以上两个原因，低杂波系统天线的通波能力和抗辐射能力将受到严峻考验，在国内外各个装置上（包括HT-7）经常发生天线端口烧灼损坏和天线内部子波导扭曲变形的情况，直接影响到低杂波加热效果和驱动效率。为了解决这一难题，一方面可以探索长距离耦合的方式，使天线远离等离子体，从而降低辐射能流密度；另一方面就是改进天线本身，尤其是端口的结构和材料，使其通波能力，尤其是抗辐射能力得到提高，开展此项研究，改进低杂波天线，有助于改善耦合效果，提高通波能力和驱动效率，增强天线的抗辐射能力，为EAST及后续更高级别装置的物理实验提供有力支持。

低杂波已经被实验证明为托卡马克型磁约束聚变装置上最为有效的非感应驱动电流的手段，天线是其中非常重要的分系统，其利用若干辐射单元组成的波导阵列，将微波能量以特定波谱的形式耦合进托卡马克等离子体中，用于加热等离子体和驱动等离子体电流，有源无源交互式波导阵天线的出现，对于提高低杂波的通波能力、驱动效率以及对抗等离子体辐射的能力带来了新的希望，根据装置自身特点，结合理论分析和仿真计算，获得PAM天线馈入托卡马克内部等离子体所需的微波特性参数；通过分析评估EAST物理实验（尤其是较高功率水平下的长脉冲实验）中等离子体辐射和天线自身导体损耗产生的热负荷对PAM天线的影响，完成了天线水冷结构的设计；通过计算等离子体破裂时天线上感应出的涡流，以及由此而产生的电动力，详细分析了PAM天线的受力，确保装置安全。下一步，在前期工作的基础上，通过开展新型PAM天线单元试验件的预研、加工和测试，获得可靠的实验数据，进行深入分析研究，改进低杂波天线，为东方超环EAST及后续更高级别装置的物理实验提供有力支持。