HL-2A装置环向场电源系统设计

1 环向场供电系统供电要求及负载基本参数 环向场电源是HL-2A装置的主要电源系统之一,它向主机环向场线圈供电,形成环向强磁场,约束等离子体运动。供电电源波形要求如图1所示。 HL-2A装置主机系引进德国的ASDEX主机部件并进行适当改造而构成的。环向场线圈     

HL-2A装置水平场电源系统局部仿真(阶段报告)

根据中国环流器 ?2 号(HL-2A)装置对水平场电源提出的苛刻要求,设计了一种晶体管数字变流器供电方式,并用电路分析软件PSPICE 对此供电方式进行了数字电路仿真。结果表明,这种晶体管数字变流器在响应速度及波形质量等方面均能满足实验装置的要求。     

HL-2A装置电源系统变流器电磁兼容性浅析

随着HL-2A装置运行参数的提高,改善电源系统的电磁兼容性越来越重要,它关系到系统能否良好地运行和运行中设备的安全问题。研究以欧姆电源为例,初步分析了该电源的交流和直流谐波特点,由此可类推到其他电源。对于整个系统的电磁兼容性分析要借助于数字仿真分析和谐波测试实验。对于系统中将要研制的电源,其电磁兼容性分析应成为设计与制造中的一个重要环节。     

水平场用脉冲电源系统及PSPICE仿真

根据HL－2A装置对水平场电源提出的苛刻要求,设计了一种晶体管数字变流器供电方式,并用电路分析软件PSPICE对此供电方式进行数字电路仿真,结果表明,这种晶体管数字交流器在响应速度及波形质量等方面均能满足实验装置的要求。     

HL-2A装置先进加料系统

氢及其同位素固态小球的高速注入——弹丸加料是近十几年来受控核聚变研究中发展起来的一项新技术。它是将氢及其同位素(氘、氚)冷却成毫米量级固态小球,然后以高速注入到核聚变等离子体中实现燃料在等离子体芯部     

中国环流器2号A装置(HL-2A)供电总体方案

另外,无感驱动和辅助加热装置需要一套总容量为20MVA,脉冲工作时间3 s的直流高压电源。 由以上各供电系统要求可知,要求HL-2A供电系统的整体脉冲容量和释能能力至少分别达到300MVA和1200MJ左右。其中环向场需要的供电容量和能量至少分别为170MVA和1000MJ;所有极向场(欧姆、垂直场、径向场、多极场与补偿场)和无感驱动与辅助加热装置需要的供电容量和能量至少为125MVA和200MJ,且其交流脉冲电源应具有较高的频率,以满足它们的快速调节性。     

HL-2AMW级中性束注入系统弧流电源设计

中性束注入是磁约束受控核聚变实验装置中加热等离子体最有效的方法之一。针对中国环流器2号中性束大功率离子源的特点,从系统功能、主电路拓扑结构、控制硬件及控制时序等方面对弧流电源进行设计。整个电源由低位移相交流调压、高压隔离降压变压器、整流滤波和电流快速转移电路4部分组成。IGBT与电阻串联组成电流快速转移阵列电路,与离子源并联,可实现电流单次或多次快速转移、参数远程设定,有效用于强流离子束的引出和保护。选用DSP和CPLD电路技术实现低位与高位控制器。实验数据显示,该电源最大输出为200kW/1000A,纹波小于2％,开关上升下降时间达μs级。目前,该电源已安全运行3年,可靠性高,完全满足装置离子源及系统要求,也可应用于其它等离子体技术应用场合。     

HL-2A托卡马克装置的工程和实验概况

中国环流器二号A装置(HL-2A)是核工业西南物理研究院2002年投入实验运行的托卡马克,它是我国第1个具有偏滤器、等离子体截面具有一定垂直拉长的托卡马克.HL-2A的磁体使用铜导体,具有良好的灵活性和等离子体的可近性,其极向场线圈全部位于环向场线圈之内,位于真空室内的偏滤器的成形线圈可建立双零和单零的偏滤器位形.HL-2A已发展了30多套先进的等离子体诊断系统和总功率4 MW的辅助加热系统,加料技术得到持续发展.随着上述系统的建设和放电综合控制技术的提高,HL-2A装置已获得了高约束模式,这为开展先进托卡马克(AT)物理实验,ITER和聚变堆的科学、技术和工程问题等的研究奠定了基础.HL-2A也成为国际上最活跃的中型托卡马克,为国际托卡马克物理活动(ITPA)作出了积极贡献.     

HL-1装置主机的工程调试

本文叙述了HL-1装置主机在工程调试和等离子体放电中所涉及的主要技术问题。文中详述了场形和变压器芯柱伏秒数的一些测量结果,并阐述了主机的工作状况和一些技术性能。目前该装置正在B_t=2.3T,I_p=135kA参数下进行。运行情况表明:HL-1装置主机有着较好的技术性能,基本上满足了物理实验的要求。     

HT—7U超导托卡马克极向场电源系统多变量解耦控制分析

本文针对ＨＴ－７Ｕ极向场电源系统负载线圈彼此耦合强,电源调试比较困难的情况,提出一种新型的电流解耦控制算法,使各线圈达到预期的电流波形。并通过计算机仿真的方法,证明了该算法的可行性与优越性。     

HL-1装置主机的工程调试

本文叙述了HL-1装置主机在工程调试和等离子体放电中所涉及的主要技术问题。文中详述了场形和变压器芯柱伏秒数的一些测量结果,并阐述了主机的工作状况和一些技术性能。目前该装置正在B_t=2.3T,I_p=135kA参数下进行。运行情况表明:HL-1装置主机有着较好的技术性能,基本上满足了物理实验的要求。     

中国环流器二号A(HL-2A)装置物理设计

文章是关于中国环流器二号A(HL-2A)装置物理设计的总结报告,包括以下几方面的内容:分析计算等离子体截面变形及由截面拉长引起的垂直不稳定性,提出对HL-2A极向磁场线圈电流和控制系统的要求;研究通过中性束注入加热(NBI)和低混杂波电流驱动(LHCD)实现等离子体剖面控制,模拟并设计HL-2A的高性能的运行模式;分析HL-2A先进约束位形(RS位形)下的磁流体力学不稳定性,为实现高性能模式稳态运行的等离子体控制指出方向;同时,利用数值模拟分析HL-2A偏滤器等离子体性能,为偏滤器的改进提供依据。     

HL-1M中性束注入器等离子体发生器电源

HL-1M中性束注入器和供电方框图如图1所示。注入器主要由离子源、束线和电源等部分组成,而离子源由等离子体发生器(放电室)和加减速结构(引出系统)两部分组成。在这种源型中,等离子体发生器电源包括灯丝、弧流和送气电源,也称做放电电源。     

用于HL-2A装置的新型硬X射线探测器

介绍了一种应用于托卡马克等离子诊断领域的新型硬X射线探测器,该探测器主要由硅酸钇镥(Lutetium-yttrium Oxyorthosilicate,LYSO)闪烁体和硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,Si PM)组成。基于项目应用需求,对探测器的选型和基于粒子输运蒙特卡罗仿真软件GEANT4的探测器设计加以阐述,并搭建了前端的探测系统,在HL-2A托卡马克装置上进行了现场诊断实验。实现了硬X射线空间能谱和辐射强度分布的诊断测量。实验表明该探测器阵列具有10 ms的时间分辨率,同时具有结构紧凑、使用方便等特点,能够满足等离子体诊断中硬X射线动态能谱和强度分布测量的诊断需求。     

上海同步辐射装置电源控制系统

上海同步辐射装置电源控制系统是基于EPICS系统开发运行的分布式控制系统。系统中~65 K实时数据库记录分布运行于27个VME总线的IOC控制器中,实现了对600多台各类磁铁电源的访问控制。本文介绍了电源控制系统基于Ethernet的层次式结构与工作原理,分别描述了针对PSI与SINAP电源控制器的控制解决方案,同时介绍了系统的硬件设备、IOC和控制台软件及系统中采用的通讯技术。     

Ф100冷坩埚玻璃固化高频电源多物理场耦合仿真研究

高频电源是冷坩埚高放废液玻璃固化系统的重要组成部件,但由于每套高频电源参数出厂后参数不可调节且价格昂贵,因此一直未能开展电源参数对冷坩埚的匹配性研究,无法确定高频电源的最优参数组合以及最佳匹配状态。利用价格低廉且参数可微调的小型高频电源建立Ф100冷坩埚实验装置并开展电源与埚体的匹配性规律研究是解决上述问题的有效途径,但由于实验变量过多,实验测量可获取的有效数据较少,因此本文开展了Ф100冷坩埚玻璃固化高频电源多物理场耦合的仿真研究,利用COMSOL,以电流强度、频率、线圈匝数等条件为变量开展对熔融玻璃液的温度场、流场及磁场的多场耦合仿真。结果表明,适当增加电流强度和频率可改善熔制能力,适当增加线圈直径、间距、匝数可提高能量利用率,线圈高度处于中部位置偏下可提高温度场磁场分布,圆形线圈及冷坩埚较椭圆形更具优势。与实验结果相比,经过初步电源参数优化后的冷坩埚熔池体积提高了22.8%、平均温度提高了35%,较大幅度地改善了冷坩埚的熔制效果。     

HL-2A装置中阿尔芬本征模的数值模拟

采用GTAW程序模拟研究了HL-2A装置等离子体中的阿尔芬(Alfvén)本征模,得到了典型放电条件下的本征频率和模结构及等离子体密度分布对本征频率和模结构的影响。计算得到的环形阿尔芬本征模（TAE）间隙中的本征频率99.09、74.90和99.17 kHz与实验观察到的高频Alfvén本征模频率相吻合。计算还发现,等离子体中心电子密度的增大会导致TAE的本征频率减小,但不影响模的径向位置和结构。     

质子治疗装置脉冲电源研制

上海质子治疗装置项目中质子注入系统凸轨磁铁需要脉冲电源励磁,要求两台电源脉冲峰值幅度可调和波形一致,且运行可靠。本文介绍了凸轨磁铁脉冲电源的设计和测试。脉冲电源电路采用LC串联谐振作为脉冲成形发生电路,电路设计可调电感用于调整波形脉宽。晶闸管为电流开关,快恢复二极管串联晶闸管弥补大功率晶闸管的关断延迟和下冲,并增加饱和电抗器抑制励磁电流反向电流尖峰。测试结果表明,当励磁电流峰值为3 732 A时,励磁电流触发抖动小于±25 ns,励磁电流峰值重复稳定度小于0.1%,反向电流尖峰下降为峰值电流的3.75%,快恢复二极管和饱和电感器对抑制励磁电流反冲的效果明显,满足了设计要求。     

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     

强流重离子加速器装置电源预研及进展

介绍了强流重离子加速器装置（HIAF）磁铁励磁电源的需求,针对这些特殊需求进行了电源相关技术的预研,并介绍了样机研制最新进展。