托卡马克LHCD系统的等离子体电流熄灭保护技术

根据实际HT－7托卡马克的实验需要,提出并实现了等离子体电流熄灭保护装置,杜绝了等离子体电流熄灭或在低等离子体电流下,强功率、长脉冲的低杂波对托卡马克装置及低杂波系统的威胁。     

EAST4.6GHz/4MW低杂波电流驱动系统隔直器优化设计

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EAST托卡马克装置上研制并成功建成了一套能最大传输2兆瓦,工作频率是2450MHz的低混杂波电流驱动系统,要实现低杂波长时间地维持等离子体电流,还需要对低杂波系统的输出功率大小及运行时间长度提出更高要求,拟研制一套波源输出功率4 MW,中心频率4.6GHz,波谱范围为1.7< N_(//)< 2.5,运行脉冲宽度0～1000秒低杂波电流驱动系统.在EAST4.6GHz/4MW低杂波电流驱动系统中,因为速调管放大器和低杂波天线有共同的接地点,速调管放大器电源为负高压,有接地点,低杂波天线有接地点,并且和EAST托卡马克相连,在系统中要求不能有两个接地点,所以要通过隔直器来隔断托卡马克和速调管之间的的直流通路.论文详细介绍了隔直器的原理和设计过程,在以4.6GHz为中心频率,150MHz的频带范围内,隔直器各个端口微波性能良好.     

基于Qt的低杂波稳态数据发布软件设计

低杂波电流驱动是一种重要的托卡马克等离子体非感应电流驱动技术,各微波源电源和水冷系统的正常工作是低杂波系统正常运行的保障,实现低杂波系统稳态数据的及时发布具有重要意义。在Linux平台下,基于Qt的低杂波稳态数据发布软件实现了对稳态数据的及时发布,经测试,软件性能满足实验需求,因此该软件的设计是成功的。     

超导托克马克TRIAM—1M的最新进展

在超导托卡马克ＴＲＩＡＭ－１Ｍ上,广泛开展了稳态托卡马克反应堆的研究。用２．４５ＧＨｚ低杂波电流驱动已演示了密度为ｎｃ＝２＊１０＾１８ｍ＾－３,持续时间超过２ｈ的放电。在孔栏５ＭＷ．ｍ＾－２的高平均壁负载条件下,用８．２ＧＨｚ的杂波电流驱动使ｎｃ＝２＊１０＾１９ｍ＾－３高密度等离子体维持了１ｍｉｎ。     

低杂波电流驱动的密度极限和驱动效率分析

用可近性和参量不稳定性条件,结合Brambilla功率耦合谱形状,分析低杂波电流驱动。为了分析方便,定义了与等离子体参数和泵浦波参数有关的N_(‖)——等值曲线和运行曲线。利用这两类曲线进行分析,定量地得到低杂波电流驱动的密度极限和驱动效率与磁场B_0,电子密度n_e,电子温度T_e,泵浦波频率f_0,功率P_T的关系。这些关系与大多数托卡马克上的实验结果比较好的符合。     

低杂波电流驱动的密度极限和驱动效率分析

用可近性和参量不稳定性条件,结合Brambilla功率耦合谱形状,分析低杂波电流驱动。为了分析方便,定义了与等离子体参数和泵浦波参数有关的N_1——等值曲线和运行曲线。利用这两类曲线进行分析,定量地得到低杂波电流驱动的密度极限和驱动效率与磁场B_0,电子密度n_e,电子温度T_e,泵浦波频率f_0,功率P_T的关系。这些关系与大多数托卡马克上的实验结果比较好的符合。     

EAST-LHCD4.6G频率源的研制

EAST超导托卡马克是我国开展受控核聚变研究的新一代实验装置,低杂波电流驱动系统(LHCD)是在该装置中维持长脉冲等离子体和改善其等离子体约束的重要手段之一.LHCD要求一台低相位噪声、高稳定度的频率源.使用锁相环技术,通过良好的方案设计和合理的电路布局,研制了一台4.6G频率源,作为该系统微波驱动电路的信号源.     

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.     

KSTAR托卡马克设计

韩国超导托卡马克（KSTAR）探索性研究项目是韩国国家聚变计划的重点项目，其主要工作是研制能稳态运行的先进超导托卡马克，为具有吸引力的聚变堆建立科学技术基础。该托卡马克的主要参数是，大半径1.8m，小半径0.5m，环向场3．5T，环向场3．5T，等离子体电流2MA，并具有强变形的等离子体横截面和双零偏滤器。最初由极向磁系统提供的脉冲长度为20s，但是通过非感应电流驱动脉冲长度可以增大到300s。等离子体加热和电流驱动系统包括中性束，离子回旋波，低杂波和电子回旋波，它们都可用于灵活的剖面控制。全套诊断设备计划用于等离子体控制和特性计算以及对物理学的了解。该项目已经完成概念设计阶段，进入到工程设计阶段。首次产生等离子体的日期确定在2002年。     

低杂波驱动电流对撕裂模不稳定性的影响

用动力论和磁流体两个途径研究了低杂波驱动电流(LHCD)对撕裂模不稳定性的影响。线性动力论的结果表明:在碰撞区,由低杂波驱动出的快电子对撕裂模扰动的响应,导致了撕裂模的增长率和扰动层宽度的减小。从对托卡马克条件下低杂波驱动电流的数值模拟及解磁流体撕裂模方程可得出,低杂波驱动电流引起电流分布的变化并使有理面移动,从而导致撕裂模的△＇值的变化。在多数情况下,撕裂模会因低杂波驱动电流而被抑制。但在文中所示的参数下,低杂波驱动电流在较高q_α值的等离子体中对撕裂模起增稳作用;而在较低q_α值的等离子体中有失稳作用。这一结果与实验观测结果定性相符。     

低杂波驱动电流对撕裂模不稳定性的影响(英文)

用动力论和磁流体两个途径研究了低杂波驱动电流(LHCD)对撕裂模不稳定性的影响。线性动力论的结果表明:在碰撞区,由低杂波驱动出的快电子对撕裂模扰动的响应,导致了撕裂模的增长率和扰动层宽度的减小。从对托卡马克条件下低杂波驱动电流的数值模拟及解磁流体撕裂模方程可得出,低杂波驱动电流引起电流分布的变化并使有理面移动,从而导致撕裂模的Δ′值的变化。在多数情况下,撕裂模会因低杂波驱动电流而被抑制。但在文中所示的参数下,低杂波驱动电流在较高q_a值的等离子体中对撕裂模起增稳作用;而在较低q_a值的等离子体中有失稳作用。这一结果与实验观测结果定性相符。     

HL-1M装置边缘等离子体特性研究

边缘和芯部等离子体的同时控制对优化托卡马克等离子体性能是重要的。边缘等离子体密度、温度和空间电位等通常采用朗缪尔静电探针测量,而旋转速度可用马赫探针测量。好的加料技术对于获得高性能等离子体也很重要,在HL-1M装置上已开展了8发弹丸注入和分子束注入(MBI)加料实验,它能使等离子体产生中空的温度和电流密度分布,并容易获得高密度和良好的约束。本文主要介绍在低杂波电流驱动(LHCD)、多发弹丸注入和MBI三种典型放电中边缘等离子体参数的测量结果。     

微波S波段相控阵天线相位的高精度测量研究

为进一步研究受控核聚变,EAST托卡马克将采用3.7GHz低杂电流驱动系统.本文根据3.7GHz低杂波相位控制系统的鉴相要求,采用先下变频,再用数字正交鉴相的设计方案,实现了相位的高精度测量.     

HT-6B上的硬X射线测量

HT-6B托卡马克一直对各种放电状态下硬X射线的辐射强度进行着常规监测。在HT-6B低q运行期间,测量并比较了放电不同阶段的硬X射线能谱,对硬X射线的锯齿振荡同软X射线的锯齿振荡做了对照分析。在最近HT-6B低杂波电流驱动实验中。同时观测了从等离子体内部发射的硬X射线和限制器上的厚靶轫致辐射。初步的分析表明它们产生于不同的发射机制。     

HT-6B上的硬X射线测量(英文)

HT-6B托卡马克一直对各种放电状态下硬X射线的辐射强度进行着常规监测。在HT-6B低q运行期间,测量并比较了放电不同阶段的硬X射线能谱,对硬X射线的锯齿振荡同软X射线的锯齿振荡做了对照分析。在最近HT-6B低杂波电流驱动实验中,同时观测了从等离子体内部发射的硬X射线和限制器上的厚靶轫致辐射。初步的分析表明它们产生于不同的发射机制。     

SUNIST球形托卡马克的研究进展

球形托卡马克为聚变能的商业应用提供了一条可能的途径。中国联合球形托卡马克SUNIST以真空室的环向和极向都有绝缘隔缝为结构特征。该装置的主要任务是研究低环径比等离子体的基本特性和等离子体的非感应加热与电流驱动。包括同轴磁螺旋性注入电流启动、电极放电辅助电子回旋波电流启动、电子伯恩斯坦波以及离子高次谐波快波加热与电流驱动。装置已经顺利组装完毕,并安装了磁测量、静电探针和软X射线等基本的诊断系统。目前正处于系统联调阶段。     

利用负磁剪切改善托卡马克中的等离子体性能

本文报道一种托卡马克等离子体位形，它在最大的稳定等离子体压强、自举电流贡献以及环形几何结构中温度和密度梯度驱动的模的动力学稳定性方面同时得到改善。其特点在于等离子体内部的负磁剪切和峰化压力分布。对理想低ｎ外部扭曲模的稳定性要求等离子体小半径的１．３倍处有一个导体壳。这种新颖的等离子体位形有希望改善先进托卡马克实验中的等离子体性能。     

HL-2A装置LHCD的运行区域与驱动电流分布控制

本文利用低杂波电流驱动(LHCD)的理论和实验结果,讨论了电流驱动效率和电流分布控制与等离子体参量及入射波谱的关系,强调了波传播在确定功率沉积分布区域中的作用,并讨论了控制电流密度分布的方法,探索在HL-2A装置上实现中心负磁剪切位形的可能性。 早在80年代,实验和理论研究就奠定了低杂波电流驱动(LHCD)的物理基础。在理论上,利用射线追踪技术和Fokker-Planck方程的不     

碘化汞探测器及其对HL-1M装置中X射线辐射测量

本文叙述新研制的以高纯度碘化汞晶体为基片的低噪声、高探测效率、高计数率、较高能量分辨率，常温状态下运行的ＨｇＩ２半导体探测器的特点，以及特制的电荷灵敏前放和主放大器组成的探测系统对ＨＬ－１Ｍ托卡马克在欧姆加热、低杂波电流驱动、外加径向电场以及激光吹气掺杂等实验条件下，来自等离子体心部的硬Ｘ射线辐射进行测量，得到辐射强度和能谱随时间的变化等实验结果，并对实验结果作了初步的解释。     

托卡马克的实验结果

本文从ＭＨＤ不性、等离子体中快粒子、电流分布、面对等离子体的材料、等离子体加热和电流驱动、热和粒子排出及等离子体约束等方面，扼要介绍了托卡马克的主要实验结果。