HL-1装置ZLJ等离子体电流波形调节系统的研制与实验

在HL—1装置欧姆加热中使用ZLJ等离子体电流波形调节系统后,实现了典型托卡马克放电波形调节,例如:80kA,450ms长平顶;100kA,200ms上升;200ms平顶以及180kA,400ms慢上升等一系列不同速率慢上升等离子体电流规则波形。介绍了该系统的设计原理和最初实验结果。     

HL-1装置初步实验研究

HL-1装置在纵向磁场2.3T下运行,获得了135kA平衡稳定等离子体(平顶时间150ms)。电子温度500eV,电子密度2.5×10~(13)cm~(-3),能量约束时间10ms,有效电荷数小于3,最低稳定运行安全因子2.5。实验表明,纵场杂散分量仅约纵场的万分之一,导体壳和平衡场基本上能保证等离子体的平衡。放电延续时间可长达1.04s。在对MHD稳定性进行大量观测的基础上,确定了稳定运行区域;极限密度符合Murakami定标律。在现有的欧姆加热条件下,能量约束时间服从Alcator C定标律。本文对实验结果进行了综合分析讨论。     

HL-l装置初步实验研究

HL-1装置在纵向磁场2.3T下运行,获得了135kA平衡稳定等离子体(平顶时间150ms)。电子温度500eV,电子密度2.5×10~(13)cm~(-3),能量约束时间10ms,有效电荷数小于3,最低稳定运行安全因子2.5。实验表明,纵场杂散分量仅约纵场的万分之一,导体壳和平衡场基本上能保证等离子体的平衡。放电延续时间可长达1.04s。在对MHD稳定性进行大量观测的基础上,确定了稳定运行区域;极限密度符合Murakami定标律。在现有的欧姆加热条件下,能量约束时间服从Alcator C定标律。 本文对实验结果进行了综合分析讨论。     

SWIP-RFP装置等离子体环电压和电流测量(英文)

介绍SWIP-RFP装置等离子体环电压和环电流的测量方法和测量结果。对RFP环电压模型也作了初步分析,实验中采用单匝线圈测量的环电压很大程度地取决于外电路的电流,这一电压中存在一感应分量,即使考虑了测量环电压的感应分量,RFP等离子体的环电压也要大于环形磁约束系统等离子体的经典电阻环电压,这是反场箍缩等离子体螺旋量守恒的一个重要课题。对与环电压有关的电磁特性也作了一定研究。测量结果表明,SWIP-RFP装置的等离子体电流一般大于60kA,在较好的放电条件下,等离子体电流可以驱动到100kA,等离子体电流最大值时刻的单匝线圈测量的环电压约为250V。这样的结果与其它方式的估算是相对应的。测量结果还揭示了RFP装置大的等离子体电流密度和异常的环电压的存在。     

SWIP-RFP装置的新近实验结果(英文)

在有预电离、空芯变压器功率续流、真空室放电清洗、碳化和蒸钛的条件下,获得了反场箍缩(RFP)和超低安全因子q(ULQ)位形。等离子体性质得到了改善,等离子体电流出现平顶,其电流的幅值增加。杂质得到有效的控制,并在充分控制壁的条件下等离子体温度有所增加。不但得到稳定约束RFP位形,而且在不同q值运行条件下也得到稳定的、驰豫的ULQ放电。在ULQ放电时随着等离子体电流的上升,出现由于发电机效应(dynamo)所引起的环向磁通增长。     

HL-1M装置垂直场供电系统

为HL-1M装置垂直场线圈直流馈电而研制这一大功率脉冲供电系统。该系统包括3组直流电压源,通过调节输出电流的方式,控制HL-1M装置垂直磁场波形变化,用以平衡等离子体。介绍了该系统的用途、设计原理、它的主要组成部分、以及它在装置上的实验结果。     

HL-1M欧姆加热等离子体实验的初步分析(英文)

介绍了中国环流器新一号(HL-1M)托卡马克装置及其诊断、数据采集与处理系统,并对有关气体再循环、等离子体平衡与稳定性的实验结果进行了初步分析和讨论。该装置现已获得I_P=322kA,q<2.5,(?)=6×10~(13)cm~(-3):T_e(0)>1keV,T_i(0)>0.5keV和τ_E≈10ms的平衡稳定等离子体。     

强流中性源的供电系统

本文对7×35cm~2多灯丝中性源的供电系统作了简要介绍,包括等离子体发生器。加速极 和抑制极的电源和控制系统等。弧电源采用SCR晶闸管调制器,在0.1%的工作比下,从12脉波整流电源向弧室负载传递1～5kA,20～150V,50ms宽的直流脉冲。接通和关断的时间均小于1ms。加速极电源的重要特点是取消了并联快速短路开关。为增加可靠性,使用两只FU-104Z真空四极管串联,每一只均能承受最高直流静态电压。为改善整个系统的遮断和调整的快速响应,将调整和开关两种功能分开,互不影响。电流系统由一台DBJ-Z80微型计算机控制,在强电磁场干扰下能可靠工作。     

SWIP-RFP装置的新近实验结果

在有预电离、空芯变压器功率续流、真空室放电清洗、碳化和蒸钛的条件下,获得了反场箍缩(RFP)和超低安全因子q(ULQ)位形。等离子体性质得到了改善,等离子体电流出现平顶,其电流的幅值增加。杂质得到有效的控制,并在充分控制壁的条件下等离子     

球形托卡马克装置SUNIST的建立

2002年建成的SUNIST球形托卡马克装置是中国第1台低环径比(R／α≈1．3)的托卡马克装置，具有氟橡胶交叉密封和电绝缘的结构。该装置主要设计参数为：大半径0．3111，小半径0．23m，自然拉长比1.6，截面中心磁场0．15T和等离子体电流50kA。在初步的欧姆加热实验中已得到了等离子体电流为52kA的可重复放电。     

EAST 2MW/2450MHz低杂波电流驱动系统综述

为了研究全超导托卡马克稳态高参数等离子体性能,2008年在EIAST装置上研制并成功建成了-套最大能传输2兆瓦,工作频率是2450MHz的低混杂波电流驱动系统.该系统主要由20个速调管放大器、4套高压源、20路每路30～40米长的WR430标准矩形波导传输线和多结波导天线阵列组成.辐射波谱的控制是通过子波导内的固定移相器和微波前级的数字可调移相器两种移相手段来实现.在低杂波系统的辅助下成功实现了:驱动中心密度为1～2×1013cm-3下150～500kA的等离子体,全波驱动250kA电流达23s和低杂波辅助启动实验,所有的这些实验都证明了整个低杂波系统的稳定和可靠性.详细描述了整个系统的构成和初步的实验结果.     

用COSMOS/M程序对FEB进行2D瞬态电磁分析

在托卡马克装置中,当瞬态电磁现象发生时,涡流在环绕等离子体的导体结构上感应。当非常快的瞬态发生时,如等离子体破裂、涡流与磁场(即外加场和涡流本身的磁场)耦合将在导体结构上可能产生巨大的电磁力。实验观察揭示了破裂可分为两个时间阶段。在第一阶段(称为能量猝灭,又称热猝灭),等离子体在约1ms的时间内冷却,大部分等离子体的热能迅速转移到第一壁上。在第二阶段,冷等离子体和它相当高的电阻耗散等离子体电流的磁能,同时伴随等离子体极向和径向的位移,这种感应电阻性破裂称为电流猝灭,持续大约20ms。在我们的FEB概念设计中,环向等离子体电流约6.0     

HT-6M边界欧姆加热初步实验结果(英文)

通过提升HT-6M托卡马克等离子体电流,提高了正常欧姆放电状态下的约束能力。等离子体电流上升率为12MA/s,电流提升后,H_α。辐射下降,电子温度分布变陡,电流上升约10％,边界密度在电流提升后迅速增加了50％以上,然后分布逐渐变陡。能量辐射损失减少,其分布变宽。在不同的密度放电过程中,MHD行为出现三种类型,即较强的m=3和m=2的磁扰动变弱;磁扰动转变成锯齿振荡;以及小的快锯齿转变成慢的大锯齿。能量约束时间增加了1.6到1.9倍,粒子约束时间增加了约4倍。文中分析了电流渗透过程并与经典扩散过程进行了比较,所有的实验现象非常类似于L-H模的转变。     

HT-6M边界欧姆加热初步实验结果

通过提升HT-6M托卡马克等离子体电流,提高了正常欧姆放电状态下的约束能力。等离子体电流上升率为12MA/s,电流提升后,H_0辐射下降,电子温度分布变陡,电流上升约10％,边界密度在电流提升后迅速增加了50％以上,然后分布逐渐变陡。能量辐射损失减少,其分布变宽。在不同的密度放电过程中,MHD行为出现三种类型,即较强的m=3和m=2的磁扰动变弱;磁扰动转变成锯齿振荡;以及小的快锯齿转变成慢的大锯齿。能量约束时间增加了1.6到1.9倍,粒子约束时间增加了约4倍。文中分析了电流渗透过程并与经典扩散过程进行了比较,所有的实验现象非常类似于L-H模的转变。     

HT-6M托卡马克电暂态行为的数字仿真(英文)

处理了以下三方面问题:(1)用于动态分析的托卡马克整体电参量的状态方程描述;(2)为了增加等离子体的伏秒数,维持长平顶放电电流的HT-6M电源方案及其数字仿真;(3)讨论了托卡马克各耦合回路的能流趋势,并分析了OH场与垂直场提供给等离子体回路的能量转移率。     

HT-6M托卡马克电暂态行为的数字仿真

处理了以下三方面问题:(1)用于动态分析的托卡马克整体电参量的状态方程描述;(2)为了增加等离子体的伏秒数,维持长平顶放电电流的HT-6M电源方案及其数字仿真;(3)讨论了托卡马克各耦合回路的能流趋势,并分析了OH场与垂直场提供给等离子体回路的能量转移率。     

HT-6M托卡马克上的超低密度实验

通过一些特殊方法,HT-6M托卡马克可以稳定运行在只带少量过热电子的超低密度(SLD)区域。其主要参数为:N_e=(0.2～0.6)×10~(13)cm~(-3);I_p=60～80kA;V_o=0.7～2.0V;B_t=0.7～1.0T;a=18cm;R=63cm。在这类放电中,等离子体的密度由限制器和壁的出气量决定,而和初始充的氢气压强完全无关。等离子体是安静的,几乎没有“锯齿振荡”。m=2,3的磁流体力学(MHD)不稳定性只出现在电流下降段。径向温度分布T_o(r)峰化,而密度分布N_e(r)是平坦的。能量约束时间τ_e为1～2ms,大约是Alcator定标律的2～4倍。     

HT-6M托卡马克上的超低密度实验

通过一些特殊方法,HT-6M托卡马克可以稳定运行在只带少量过热电子的超低密度(SLD)区域。其主要参数为:N_c=(0.2～0.6)×10~(13)cm~(-3);I_p=60～80kA;V_e。=0.7～2.0V:B_t=0.7～1.0T;α=18cm;R=63cm。在这类放电中,等离子体的密度由限制器和壁的出气量决定,而和初始充的氢气压强完全无关。等离子体是安静的,几乎没有“锯齿振荡”。m=2,3的磁流体力学(MHD)不稳定性只出现在电流下降段。径向温度分布T_e(r)峰化,而密度分布N_e(r)是平坦的。能量约束时间τ_e为1～2ms,大约是Alcator定标律的2～4倍。     

偏滤器物理设计与实验研究

应用B2-code模拟了偏滤器等离子体行为,优化了HL-2A装置偏滤器位形。研究了偏滤器刮削层中等离子体与器壁间过渡鞘层的离子碰撞效应,模拟研究了利用LHCD和NBI控制等离子体剖面分布在HL-2A中建立准稳态的反磁剪切位形。HL-2A装置首次实现了下单零点的偏滤器位形运行,完成了偏滤器初步物理实验,截至2004年底,获得等离子体电流320 kA,等离子体存在时间1 580 ms,环向磁场2.2 T。开展了高功率密度聚变堆偏滤器靶板的设计研究,特别是流动液态锂偏滤器靶板表面的物理过程的研究。探索性研究了用RF有质动力势改善偏滤器排灰效率和减少氚投料量。对FEB- E聚变堆偏滤器进行了优化设计。用电子束模拟对碳基材料及钨进行了高热负荷冲击实验,完成了钨/铜合金的热等静压焊接及热疲劳试验研究。研究了氦在钨中的滞留与热解吸行为。     

HL-1装置等离子体平衡实验研究

本文讨论HL-1装置等离子体的平衡。用对称磁探针测量了等离子体的水平位移和垂直位移,并由微机数据处理系统即时给出位移随时间的变化规律。分析了装置存在的各种杂散场对等离子体平衡的影响。通过垂直位移测量鉴别了纵向场线圈和加热场绕组引起的水平杂散场的方向和大小。实验表明,选取合适的内、外垂直场参数,在电流的平顶段,能使等离子体稳定平衡于真空室小截面中心外侧3cm的位置,即在装置孔栏中心附近。