超導托卡馬克兆瓦級中性束注入器漂移管道是NBI的關鍵部件之一，它對減少中性束的能量損失，提高中性束的加熱效率有著重要的意義。根據(jù)EAST兆瓦級NBI的強流、高功率、長脈沖運行的要求，運用Matlab軟件對漂移管道內(nèi)的束功率沉積進行編程模擬計算分析，得到了漂移管道內(nèi)束功率沉積在不同束散角下的分布規(guī)律。研究結(jié)果表明中性束的能量以及中性束的束流發(fā)散角是影響漂移管道內(nèi)束功率沉積的主要因素。為漂移管道系統(tǒng)、內(nèi)部組件以及冷卻系統(tǒng)的設計提供了理論依據(jù)。

　　強流、高功率、長脈沖運行的先進超導托卡馬克實驗裝置(EAST)兆瓦級中性束注入器(NBI)是通過產(chǎn)生高能中性粒子以加熱托卡馬克等離子體的中性束注入裝置。自離子源引出的離子束經(jīng)過中性化室，偏轉(zhuǎn)磁體等功能部件后變?yōu)楦吣苤行粤Ｗ邮�，并最終通過漂移管道進入EAST裝置。

　　EAST兆瓦級NBI要求中性束流盡可能多的穿過漂移管道，減少中性束的能量損失，提高加熱效率。漂移管道內(nèi)的束功率沉積是漂移管道內(nèi)中性束能量損失的主要因素之一，其大小不僅影響著中性束的加熱效率，同時對漂移管道的優(yōu)化設計提出了相應的要求。因此漂移管道內(nèi)束功率沉積的研究具有重要的工程應用價值。

1、EAST兆瓦級NBI布局

　　EAST托卡馬克環(huán)向磁場和極向磁場的超導線圈占據(jù)了大量的空間，限制了EAST的可近性。綜合考慮實際條件及EAST對注入束的物理要求，在EAST上設置布局了兩套NBI如圖1示。由圖1可見第一套NBI擬沿EAST裝置A窗口切向注入，NBI中心線與A窗口軸線最大可成19.5°夾角。第二套NBI擬沿EAST裝置F窗口切向注入，注入方式與第一套NBI相同，在幾何上與第一套NBI成鏡像關系。

圖1 NBI在EAST上的布置方式

結(jié)論

　　根據(jù)EAST兆瓦級NBI的總體規(guī)劃與基本工作原理，應用MATLAB軟件對中性束在漂移管道內(nèi)的束功率沉積進行了模擬分析計算，得到了漂移管道內(nèi)不同中性束發(fā)散角與束功率沉積的變化規(guī)律以及漂移管道內(nèi)束功率沉積達到最大值時漂移管道內(nèi)的中性束沉積功率密度分布。

　　中性束的束功率以及中性束的束流發(fā)散角對漂移管道內(nèi)束功率沉積影響較大，中性束的束功率越大、束流發(fā)散角越大，漂移管道內(nèi)束功率沉積越多，即中性束的能量損失也越大。在漂移管道內(nèi)部，束功率沉積密度隨著束線的傳輸距離增加而增大，在漂移管道出口處產(chǎn)生峰值，研究結(jié)果為優(yōu)化設計漂移管道及其冷卻系統(tǒng)提供了理論依據(jù)。