托卡马克破裂先兆的动力学稳定

提出了一种托卡马克破裂先兆的动力学稳定方法,即将一个可控的感生交变电流加在平衡电流上。所施加的交变电流可以是具有适当频率的正弦电流,或是具有一个适当脉冲宽度τ的脉冲电流,或是一个不连续的脉冲电流(它的宽度τ远小于脉冲间隔),或是一个锯齿脉冲电流(它的上升时间远小于下降时间,其比值甚至可能≤10~(-3))。对交变电流驱动的物理模型作了详细的分析。关于交变电流对MHD扰动的抑制作用,从理论上作了分析并从数值上加以证明。结果表明,交变电流能使不连续导数Δ′对稳定撕裂模更有利。所以,只要适当地选取所施加的交变电流的各种参数,就可以有效地抑制MHD扰动,使扰动处在零增长状态,等离子体电流和温度分布保持在初始状态下基本不变,托卡马克处在稳定运行状态。     

BMD-1型标准脉冲电流产生器研制

BMD-1型标准脉冲电流产生器是一种脉冲电流校准仪器,用于校准电流探头、电流探头放大器和其它电流测量仪器。标准脉冲电流产生器采用理想电流开关将标准直流电流转换成标准脉冲电流,提供1mA～1A的可变电流范围,电流准确度为±(0.25％ 2μA)。标准脉冲电流产生器提供直流、单次脉冲和10Hz～1MHz可变频率三种输出电流工作方式,脉冲电流宽度为0.5～50μs可变。     

改善HT-6M约束的ZnO压敏电阻边界欧姆加热系统(英文)

提出了利用ZnO压敏电阻设计一个高功率(0.4MW)短电流边界欧姆加热电源系统用于加热边界等离子体,促使欧姆约束状态改善的思想。该系统提供一个方向与等离子体电流方向一致的涡旋电场(E_(EOH)=4.4V/m),给出了在HT-6M托卡马克上利用系统改善了约束的结果。其改善约束的明显特征是(a)密度N_e增加;(b)H_α辐射下降;(c)边界密度涨落和磁扰动下降;(d)边界密度和温度分布变陡。事实上,该系统可广泛应用于进一步研究MHD行为,粒子和能量输运等。     

改善HT-6M约束的ZnO压敏电阻边界欧姆加热系统

提出了利用ZnO压敏电阻设计一个高功率(0.4MW)短电流边界欧姆加热电源系统用于加热边界等离子体,促使欧姆约束状态改善的思想。该系统提供一个方向与等离子体 电流方向一致的涡旋电场(E_(EOH)=4.4V/m),给出了在HT-6M托卡马克上利用系统改善了约束的结果。其改善约束的明显特征是(a)密度N_0增加;(b)H_0辐射下降;(c)边界密度涨落和磁扰动下降;(d)边界密度和温度分布变陡。事实上,该系统可广泛应用于进一步研究MHD行为,粒子和能量输运等。     

梯形成形算法中成形参数与成形脉冲波形关系研究

在梯形成形算法理论基础上,利用模拟和实测核脉冲信号研究了梯形成形算法中衰减时间常数(τ_(trap))、达峰时间(n_a)与成形脉冲波形、滤波效果的关系,以及nb在分离堆积脉冲时的取值选择。研究表明,当且仅当τ_(trap)等于输入信号衰减时间常数时,成形脉冲对称;n_a值越大,滤波效果越好,脉冲宽度增加;n_b小于两个核脉冲信号发生的时间间隔时,采用梯形成形算法可分离堆积脉冲。     

4mm回旋管用超导体的研制和应用

研制了一个用于4mm回旋管的超导磁体,它的主磁场达到3T。与回旋管配合产生基波长脉冲,输出功率大于60kw,脉冲宽度10～20ms,工作频率70GHz。用于HL-1托卡马克进行了等离子体预电离实验。     

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。     

卡勒姆的球形托卡马克规划

球形托卡马克（ＳＴ）是常规托卡马克中环径比最小的托卡马克，并且似乎在一种较简单的装置中具有吸引人的物理特性。ＳＴＡＲＴ（小型紧凑环径比托卡马克）实验在世界上首次证明了ＳＴ位形中热等离子体的特性。它从１９９１年１月至１９９８年３月在卡勒姆运行，获得了等离子体电流达３００ｋＡ，脉冲持续时间为￣５０ｍｓ。它的下一代装置ＭＡＳＴ即将峻工，是一个特建的高真空装置，设计的等离子体体积增加１０倍，其等离子体电流     

TCV托卡马克上用ECCD的高功率ECH和全非感应电流驱动运行

本文讨论了TCV托卡马克上高功率电子回旋加热（ECH）和电流驱动（ECCD）的实验结果。由6个回旋管提供的高达2．7MW的功率以X模中二次谐波频率（82．7GHz)送入托卡马克。6个独立的发射器将功率传输到等离子体中，每个发射器配备了可操纵的镜子以允许极向和环向的注入角可以宽幅度的变化。对于足2s的回旋管脉冲持续时间，用满功率下目前最大电流为210kA的同向ECCD稳态，实现了托卡马克的全非感应运行。实验测得的ECCD效率与线性模拟得到的结果吻合。已观测到在给定功率下可达到的总体最高效率受到稳定性条件的限制，同时在磁轴上效率达到最高。随着总功率的增加，当沉积功率的分布宽度小于一个最小值时，MHD破裂不稳定性发生。许多ECCD放电显示了高水平的电能约束，可以达到两倍的Rebut-Lallia-Watkins(RLW)定标律，而该定标律完全满足欧姆条件。在中心区域的反向ECCD中，我们已观察到了最长的约束时间（达到4倍的RLW）。在这些条件下（电子温度超过10keV)获得了和欧姆条件下的扩散率差不多的中心区域的电子热扩散率。     

磁扰动引起的托卡马克中的反常输运(英文)

随机场区的磁力线分布几率可从刘维方程得到,用它可以求任何与磁场有关的物理量的平均。发展了一种计算磁扰动对反常输运的贡献的方法,在一定条件下,动量方程可化为郎之万方程,流体元可看成做布郎运动的巨分子,从而可用统计学方法得到迁移几率和扩散系数。结果指出,磁扰动引起的反常扩散大于同样条件下的经典扩散,远小于玻姆扩散。在超高温下(T>8keV),磁扰动对反常输运的贡献很小。托卡马克的几何因子R,α也对反常输运有影响。     

磁扰动引起的托卡马克中的反常输运

随机场区的磁力线分布几率可从刘维方程得到,用它可以求任何与磁场有关的物理量的平均。发展了一种计算磁扰动对反常输运的贡献的方法,在一定条件下,动量方程可化为郎之万方程,流体元可看成做布郎运动的巨分子,从而可用统计学方法得到迁移几率和扩散系数。结果指出,磁扰动引起的反常扩散大于同样条件下的经典扩散,远小于玻姆扩散。在超高温下(T>8keV),磁扰动对反常输运的贡献很小。托卡马克的几何因子R,α也对反常输运有影响。     

用于超导磁体的P1WM变换器的无振荡控制法

电流型脉冲宽度调制(PWM)变换器被认为是下一代托卡马克装置超导磁体供电的选择之一。但是，这类PWM变换路有一个问题，即在AC侧波滤波器中电感电温和电容电压的瞬时振荡，它的出现是因为当DC输出电流参考值迅速变化时滤波器的LC共振。本文提出了基于无振荡控制原理的PWM控制法，用以抑制瞬时振荡。使用这一方法的变换器，在理想情况一个采样周期就能够控制电感电温和电容电压。另外，还讨论了控制中的空挡时间的作用。这一新提出的方法的性能通过数值电路模拟予以说明。     

托卡马克工程试验增殖堆Li冷包层的磁流体动力学压降分析

本文对液态金属 Li 流过托卡马克工程试验增殖堆自冷包层的磁流体动力学(MHD)压降进行了分析,讨论了内侧包层有无裂变、燃料元件的形式、包层能量倍增因子 M 及第一壁冷却孔道宽度对包层总压降的影响,从 MHD 流动分析的观点,为中子学、结构和热工水力设计提出了设计要求。     

HT-6B托卡马克装置放电区精细结构研究(英文)

在HT-6B托卡马克装置的不同n_eq(α) 参数条件下,发现五种不同特性的放电区。两种主要的典型放电区为锯齿区(SAWTOOTH)和MHD振荡区。在此二区之间存在一个过渡区。过渡区中可以出现锯齿和MHD振荡两种放电状态。在低密度情况下出现高能电子区和逃逸区。在低q(α)的过渡区及其附近(共振区),外加共振螺旋场(RHF)有强烈地抑制MHD振荡、放大锯齿波形、改善放电等多种作用。     

HT-7超导托卡马克MHD实时检测与处理系统的设计与实现

磁流体不稳定性（MHD）是影响HT-7长脉冲放电的一个重要因素,通常可以通过调制低杂波电流驱动的方法来抑制MHD。实验发现全程调制低杂波电流驱动会降低低杂波的驱动效率。我们采用了主动反馈调制低杂波电流驱动的方法,设计并实现了MHD的实时检测与处理系统。研究结果表明,该系统既可以实时地抑制MHD,又不降低低杂波驱动效率。     

稳态托卡马克运行的连续监控和数据采集系统

在一些托卡马克装置上，低混杂电流驱动的长时间放电获得成功，ＩＴＥＲ和ＴＰＸ工程还计划进行１０００ｓ以上的放电。在长时间或稳态运行的情况下，连续监控等离子体参数，并在放电过程中改变运行条件以维持等离子体电流是很重要的。然而，常规数据采集和分析系统由于在每次脉冲放电之后才给出分析结果，因此无法跟踪长时间或稳态运行。为此必须开发一种新系统，它能够连续监控并支持稳态运行。我们已开发了一个新系统，其中将信号     

用电子回旋加热和电流驱动长脉冲改善TCV托卡马克的中心电子约束

通过用电子回旋加热（ECH）和电流驱动（ECCD）调整电流分布来改善TCV托卡马克的中心电子能量约束。单靠轴上反向ECCD仅以瞬变方式可实现上述目标。用致稳磁流体动力学模的离轴ECH两步步骤和产生平的或反转的电流分布的轴上反向ECCD来获得稳定工况。这种中心温度高达9keV(归一化βN-0.6时）的高约束状态已持续了整个加热脉冲持续时间，或200倍于电子能量约束时间和5倍于电流再分布时间。     

托卡马克中电导率和自举电流

提出了一个修正的欧姆定律的计算托卡马克中等离子体的电导率。修正的欧姆电流与自举电流相互补偿。理论计算与TEXT托卡马克实验比较指出,修正的欧姆定律比经典和新经典理论更接近实验,并且不会像新经典理论那样,出现有效Z小于1的荒谬结果,并     

HT-6B托卡马克装置放电区精细结构研究

在HT-6B托卡马克装置的不同n_e～q(α)参数条件下,发现五种不同特性的放电区。两种-主要的典型放电区为锯齿区(SAWTOOTH)和MHD振荡区。在此二区之间存在一个过渡区。过渡区中可以出现锯齿和MHD振荡两种放电状态。在低密度情况下出现高能电子区和逃逸区。在低q(α)的过渡区及其附近(共振区),外加共振螺旋场(RHF)有强烈地抑制MHD振荡、放大锯齿波形、改善放电等多种作用。