Investigation on Direct Energy Conversion for Helium-3 Fuelled Nuclear Fusion
氦3燃料核聚变直接能量转换研究
基本信息
- 批准号:08558052
- 负责人:
- 金额:$ 6.46万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
- 财政年份:1996
- 资助国家:日本
- 起止时间:1996 至 1997
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
We perform a proof-of-principle experiment of a traveling wave direct energy converter (TWDEC), which was proposed as an efficient energy converter from high-energy protons produced by D-^3-He fueled fusion reactor directly into electricity. In TWDEC,the incident proton beam is velocity-modulated so as to form a bunched beam, which is to be decelerated by a traveling RF wave. The induced current in the traveling wave circuit provides RF power to the load.We use low-energy He-ion beam of a few keV and investigate the interaction of the beam with RF for modulation and deceleration. The experimental apparatus consists of a helicon-wave ion source, a modulator and a decelerator. The He-ion beam is velocity-modulated with RF electric fields at 7MHz applied to the two modulator grids. The decelerator grids (4 to 8) are aligned along the beam path with each separation of a few cm. They are connected to a transmission line terminated with a matched load resistor. We drive the transmission line by the same RF source for the modulator with a variable phase difference. We confirm that the beam is first velocity modulated at the modulator and then, density-modulated as a result of bunching. We compare the energy distribution functions of the beam with and without the driving voltage on the transmission line to find that the distribution function shifts toward lower energy side upon application of the modulator and decelerator RF.When the phase of the decelerator RF with respect to the modulator RF is changed by pi, the high energy component is increased. These results indicate that the ion beam can be decelerated by the traveling wave as planned in TWDEC concept. The efficiency of deceleration of the beam is measured to be 14%, which is consistent with simulation results.
我们对行波直接能量转换器 (TWDEC) 进行了原理验证实验,该实验被认为是一种将 D-^3-He 燃料聚变反应堆产生的高能质子直接转化为电能的高效能量转换器。在 TWDEC 中,入射质子束被速度调制以形成束束,该束束将被行进的射频波减速。行波电路中的感应电流为负载提供射频功率。我们使用几keV的低能氦离子束,研究光束与射频的相互作用以进行调制和减速。实验装置由螺旋波离子源、调制器和减速器组成。氦离子束通过施加到两个调制器栅极的 7MHz 射频电场进行速度调制。减速器网格(4 至 8 个)沿光束路径排列,每个网格间隔几厘米。它们连接到终端有匹配负载电阻的传输线。我们通过具有可变相位差的调制器的相同射频源驱动传输线。我们确认光束首先在调制器处进行速度调制,然后由于聚束而进行密度调制。我们比较了传输线上有驱动电压和没有驱动电压时光束的能量分布函数,发现在应用调制器和减速器 RF 后,分布函数向较低能量侧移动。当减速器 RF 的相位相对于调制器RF改变pi,高能分量增加。这些结果表明离子束可以按照 TWDEC 概念中的计划通过行波减速。测得梁的减速效率为14%,与仿真结果一致。
项目成果
期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Ishikawa: "Simulation of Direct Energy Converters for a D-3He FRC Fusion Reactor" Pro.Int'l Workshop on Pysics of High-Beta Fusion Plasma. (To be published). (1998)
M.Ishikawa:“D-3He FRC 聚变反应堆的直接能量转换器的模拟”Pro.Intl 高 Beta 聚变等离子体物理研讨会。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Ishikawa: "Simulation of Direct Energy Converter for D-3He FRC Fusion Reactor" Workshop on Physics of High-Beta Fusion Plasmas(Seattle). (1998)
M.Ishikawa:“D-3He FRC 聚变反应堆直接能量转换器的模拟”高β聚变等离子体物理研讨会(西雅图)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
M.Ishikawa: "Numerical Study of Direct Energy Converters for a Deuterium-Helium FRC Fsion Reactor" International Atomic Energy Agency Technical Committee Meeting on Innovative Approaches to Fusion Energy(Pleasanton). (1997)
M.Ishikawa:“氘-氦 FRC 聚变反应堆直接能量转换器的数值研究”国际原子能机构技术委员会聚变能创新方法会议(普莱森顿)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Y.Yasaka: "Experimental Simulation of Traveling Wave Direct Energy Converter" Workshop on Physics of High-Beta Plasmas (Seattle). (1998)
Y.Yasaka:“行波直接能量转换器的实验模拟”高β等离子体物理研讨会(西雅图)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Y.Yasaka: "Experimental Simulation of Traveling Wave Direct Energy Converter" Pro.Int'l.Workshop on Pysics of High-Beta Fusion Plasma. (To be published). (1998)
Y.Yasaka:“行波直接能量转换器的实验模拟”Pro.Intl.高β聚变等离子体物理研讨会。
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