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为建设未来聚变堆所需的更高功率微波系统，本文从4.6GHz低杂波电流驱动系统实际需求出发，设计了一种可吸收500kW连续波的水负载。
针对4.6GHz低杂波电流驱动系统高功率、长脉冲运行工况，选用了导热快、热膨胀系数低、抗折强度高且微波损耗小的氮化铝陶瓷作为水负载的隔离介质;然后根据阻抗匹配理论设计并优化了水负载微波结构;再拟合出水负载的功率沉积密度分布，对水负载进行了流热耦合和热应力分析。计算分析结果表明所设计的氮化铝水负载达到系统要求后，进行机械设计并加工试验件。
对试验件开展了微波和机械性能测试，微波测试结果显示，在20℃到70℃的水温范围内，4.6GHz处的回波损耗均低于-30dB，满足系统需求;真空检测负载的真空漏率达到1.0×1010Pa·m3/s，水压检测在0.5MPa正压下无泄漏，表明该负载的密封性和抗压力性能都满足要求。针对焊接型水负载存在资源利用率低的问题，本文提出了异型陶瓷装配式水负载的设计方案，以期降低成本。
同时，本文还设计并加工了一种以聚四氟乙烯为隔离介质的5kW水负载。低功率测试显示20℃时该负载的最佳工作频点位于4.45GHz，该点回波损耗低于-35dB，4.6GHz处的回波损耗约-20dB。尺寸检测和误差分析表明导致频偏的原因是聚四氟乙烯加工和装配变形。
因4.6GHz/0.5MW的微波源尚在研制中，4.6GHz/250kW高功率测试台处于升级改造中，无法对所设计负载进行高功率验证，本文已制定了详尽的高功率测试方案，待条件成熟即可开展测试。
针对4.6GHz低杂波电流驱动系统高功率、长脉冲运行工况，选用了导热快、热膨胀系数低、抗折强度高且微波损耗小的氮化铝陶瓷作为水负载的隔离介质;然后根据阻抗匹配理论设计并优化了水负载微波结构;再拟合出水负载的功率沉积密度分布，对水负载进行了流热耦合和热应力分析。计算分析结果表明所设计的氮化铝水负载达到系统要求后，进行机械设计并加工试验件。
对试验件开展了微波和机械性能测试，微波测试结果显示，在20℃到70℃的水温范围内，4.6GHz处的回波损耗均低于-30dB，满足系统需求;真空检测负载的真空漏率达到1.0×1010Pa·m3/s，水压检测在0.5MPa正压下无泄漏，表明该负载的密封性和抗压力性能都满足要求。针对焊接型水负载存在资源利用率低的问题，本文提出了异型陶瓷装配式水负载的设计方案，以期降低成本。
同时，本文还设计并加工了一种以聚四氟乙烯为隔离介质的5kW水负载。低功率测试显示20℃时该负载的最佳工作频点位于4.45GHz，该点回波损耗低于-35dB，4.6GHz处的回波损耗约-20dB。尺寸检测和误差分析表明导致频偏的原因是聚四氟乙烯加工和装配变形。
因4.6GHz/0.5MW的微波源尚在研制中，4.6GHz/250kW高功率测试台处于升级改造中，无法对所设计负载进行高功率验证，本文已制定了详尽的高功率测试方案，待条件成熟即可开展测试。