EAST辐射偏滤器运行模式下等离子体杂质浓度评估方法

通过在偏滤器区域充入适量氖气（Ne）或氩气（Ar）,东方超环（Experimental Advanced Super-conducting Tokamak,EAST）托卡马克装置实现了辐射偏滤器运行模式。在辐射偏滤器运行模式下,靶板热负荷显著降低,有效缓解了高能粒子流对偏滤器靶板的损伤。但是在偏滤器区域充入过量杂质气体时,杂质粒子会沿着磁力线进入主等离子体,影响主等离子体的约束性能,甚至导致等离子体破裂。因此,有必要研究偏滤器区域等离子体杂质浓度的估算方法,分析充入杂质气体时该区域杂质的定量变化,以此来评估充入的杂质气体对芯部等离子体约束性能的影响。本文针对不同的杂质种类,建立了不同的杂质浓度估算方法。对于钨杂质,通过极紫外光谱（Extreme Ultraviolet Spectroscopy,EUV）诊断系统测量偏滤器区域钨杂质的辐射强度,再根据碰撞-辐射模型对该区域的钨杂质浓度进行了估算。对于Ne杂质,则通过等离子体有效电荷数(Z_eff)的变化进行了Ne杂质浓度估算。基于估算结果,对辐射偏滤器条件下的芯部杂质行为进行了讨论。上述杂质浓度评估方法对开展辐射偏滤器...     

基于中能段电子束离子阱的杂质光谱研究平台的概念设计

电子束离子阱（Electron Beam Ion Trap,EBIT）是一种用于研究高电离态离子物理过程的实验装置。中能段紧凑型EBIT实验平台能够产生30 keV的电子束能量,电子束流达到20 mA,对于研究未来聚变堆杂质离子输运行为研究具有重要意义。为了产生单一高电荷态离子,中能段EBIT装置阱区需要工作在超高真空（10⁻⁸ Pa）环境下。低温超导磁体需工作在10⁻⁵ Pa真空环境下以维持超导状态,因此真空度直接影响着中能段EBIT的工作性能,有必要研制一套稳定高效的真空控制系统以提升中能段EBIT装置稳定性与可靠性。文章基于RS485总线结构和Python编程语言开发了一套中能段EBIT真空控制系统,实现了对中能段EBIT真空系统的远程控制、数据采集和系统联锁保护。可为中能段EBIT装置提供稳定可靠的超高真空的实验环境,对中能段EBIT装置的稳态运行具有重要意义。

     

EAST托卡马克激光吹气杂质注入系统控制系统设计及测试

开展托卡马克等离子体中杂质输运与杂质控制研究对于提升等离子体约束性能与保障装置安全有重要意义。为了在EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)托卡马克装置上开展杂质输运研究,需要发展一套用于注入示踪杂质粒子的激光吹气（Laser Blow-off,LBO）微量杂质注入系统。本文描述了一种用于EAST托卡马克装置上LBO系统的控制系统设计过程与测试结果。该系统采用了全新的自动控制流程,使得系统可以重复、定量地向EAST等离子体注入不同元素的示踪杂质粒子。该设计通过STM32单片机系统实现对聚焦透镜位移、激光器被触发时刻的准确控制,且激光光斑直径可调,以改变杂质注入量。测试结果显示,系统能快速检测到外触发信号并实现精确定时,激光光斑聚焦位置误差小于0.40 mm,达到激光吹气杂质注入实验要求。本研究对在EAST装置上开展等离子体杂质输运研究具有重要意义。