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中性束注入(Neutral Beam Injection,简称NBI)作为对托卡马克(Tokomak)实验装置中等离子体的外部辅助加热和维持的主要手段之一,具有加热效率高和物理机制清楚等诸多优点。在建的EAST-NBI中性束注入系统,也是国家大科学工程项目全超导托克马克(Experimental Advanced Superconducting Tokomak,简称EAST)实现高参数、稳态运行所必须具备的辅助加热手段之一。而射频离子源由于其寿命长、可靠性强、易维护等特点,成为国际热核实验堆(ITER)等离子体加热中性束系统所采用的首选离子源。作为ITER计划的成员国之一,我国也应该积极开展大功率强流射频离子源的相关研究工作。 典型的射频离子源系统主要是由射频驱动源、射频功率发射机、同轴传输电缆、阻抗匹配网络、射频线圈、放电室、真空系统、冷却系统以及测量系统和控制系统等诸多部分所组成。其中阻抗匹配网络是将射频功率发射机的功率耦合到放电室内的一个重要组成部分,L型阻抗匹配网路可以实现射频线圈与射频功率发射机之间的阻抗匹配,从而达到最大功率的输出。 本文讨论了应用于NBI辅助加热装置研究的射频离子源系统的一系列基础性问题,着重分析了输出功率为25kW到50kW之间、工作频率为1MHz的射频发射机,隔离等级>100kV的射频隔离变压器,RF驱动源及等离子体弧室的结构等的相关问题,同时详细介绍了射频离子源供电回路匹配网络中的计算、仿真、设计和安装,并在此基础上,提出了今后为实现大面积高密度离子束引出,采用串联两台RF驱动源结合矩形大引出面积弧室结构的设想。 在射频电源系统的阻抗匹配网络回路的设计研制过程中,所采用的是ADS史密斯圆图解析法计算机仿真和公式计算相结合的方法,并利用Solidwork软件对匹配网络的三维结构图进行了绘制。 本文完成的RF离子源射频发射机电源传输回路的结构设计及阻抗匹配网络的研发,将为将来进一步开展大功率长脉冲稳态运行的RF离子源系统的研究打下坚实的基础。