等离子体中离子输运特性的实验技术研究

论文摘要

随着不可再生能源日益减少,核能的应用是未来一种不可阻挡的趋势,在当今技术范围内核裂变技术是主要的核能提供者,铀235是核裂变的主要燃料,因此有学者提出采用光致电离等离子体的方法来浓缩铀。以此为背景,在清华大学等离子体健康科技研究组的实验平台上,从等离子体中离子输运特性的实验技术方面,进行了如下相关的研究工作。进行了针对平行板静电场离子输运过程的定标率研究,讨论了离子引出电流和引出时间随离子引出过程中可控的关键性参数（如等离子体初始密度、电子温度、极板间距等）之间的经验关联式,并通过实验和文献中的数据,研究了这些参数和离子引出电流和引出时间之间的关系,做了平板型、π型和M型极板的引出实验对比,M型极板引出效率最高。为今后在不同实验工况下离子引出电流和引出时间的预测提供了依据。优化了氩等离子体“碰撞-辐射”模型数据处理软件,通过编写Matlab程序,建立了不同气压下的数据库和计算分析界面,通过调用数据库和加载Excel数据的方式,提高计算等离子电子密度和温度的速度,达到了实验数据实时处理的目的。设计了一台用于研究离子输运过程中衰亡等离子体特性的脉冲电源,该电源主要由高压直流电源和固态调制器组成,固态调制器以单片机为控制中心,采用MOSFET串联分压的方式实现对频率和占空比的调节。并通过PSpice软件仿真,证明了该电源方案的可行性。图53幅;表4个;参47篇。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 引言
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及意义
•   1.2 等离子体概述
•   1.3 等离子体技术应用
•   1.4 离子引出研究现状
•     1.4.1 离子引出实验研究方法
•     1.4.2 离子引出模拟研究
•   1.5 本论文的主要研究内容
• 第2章 离子输运过程的定标率实验研究
•   2.1 实验平台介绍
•   2.2 光谱测量系统
•   2.3 经验关联式的提出
•   2.4 实验研究
•     2.4.1 实验方案的确定
•     2.4.2 离子引出电流实验数据分析
•     2.4.3 离子引出时间文献数据分析
•   2.5 本章小结
• 第3章 实验数据处理软件的优化
•   3.1 等离子体参数诊断方法
•     3.1.1 光谱诊断法
•     3.1.2 “碰射”模型
•   3.2 谱线比法确定等离子体电子密度和电子温度
•   3.3 光谱法测量等离子体气体温度
•   3.4 软件优化内容
•     3.4.1 数据库的建立
•     3.4.2 光谱Excel信息数据的读取
•     3.4.3 计算界面的建立
•   3.5 本章小结
• 第4章 用于产生瞬态等离子体的脉冲电源设计
•   4.1 脉冲电源中脉冲产生的形式
•   4.2 脉冲电源总体结构
•     4.2.1 总体结构
•     4.2.2 主电路结构
•   4.3 固态调制器
•   4.4 隔离驱动电路
•   4.5 控制部分
•     4.5.1 控制硬件电路
•     4.5.2 控制程序
•   4.6 仿真分析
•   4.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 企业导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘志强

导师: 李和平,王有义

关键词: 等离子体,碰撞辐射模型,离子输运,脉冲电源

来源: 华北理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 华北理工大学

分类号: O53

总页数: 65

文件大小: 3157K

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