HL-2A 等离子体垂直不稳定性控制研究

采用了PID 控制、输入误差直接自适应控制和输出误差直接自适应控制三种控制方式对HL- 2A 装置的等离子体垂直不稳定性进行了研究。模拟结果显示, 在现有条件下三种控制方式都能满足控制要求, 而两种自适应控制系统具有更好的系统性能、更强的鲁棒性、对电源要求更低的特点, 尤其是输出误差直接自适应控制系统结构非常简单, 具有可实施性。     

HL-1M装置逃逸电子的定标律

使用一维数值模型, 推断了逃逸能量ε_r与逃逸约束时间τ_r的关系。模拟结果给出能量ε_r 和放电参数的定标律。在HL- 1M 装置中不同实验条件下测量了硬X 射线谱, 研究了逃逸电子能量 ε_r模拟的定标律, 并推导出HL- 1M 装置放电的逃逸电子的约束时间与逃逸电子扩散系数。     

HL-2A装置位形及垂直不稳定性控制

优化设计了用HL－2A装置双零偏滤器位形，使拉长比k95和三角形变δ95分别达到1.2和0.4,同时研究了它们的垂直不稳定性控制问题。     

HL-1M装置逃逸电子的定标律

在欧姆加热与辅助加热的托卡马克等离子体装置中，逃逸电子的约束时间τr与传统新经典模式理论的预计值有所不同。本文使用了1维数值模型，包括逃逸电子的产生、加速和衰减效应，来推断逃逸能量εr与逃逸约束时间的关系。模拟结果给出逃逸能量εr对放电参数的定标律。     

托卡马克等离子体逃逸放电中的驰豫振荡与电子回旋激射不稳定性

我们研究了托卡马克等离子体进制电子引起的电子回旋激射不稳定性发生的条件，发现由反常多普勒效应及切伦科夫效应确定的准稳态速度分布又会激发电子回旋激射不稳定性，且其对本底电子回旋辐射的放大频段低于回旋频率，这与ＨＬ－１实验观察一致。     

HL-2M等离子体垂直不稳定性研究

用DⅢ-D的TokSys研究了HL-2M等离子体垂直不稳定性控制问题。使用真空室和主动线圈控制等离子体垂直不稳定性,分析了真空室的本征模和电流分布,极大简化真空室建模难度,建立了垂直不稳定性数学模型,验证了主动线圈和电源模型参数,计算了不同拉长比位形的等离子体增长率和最大可控垂直位移。利用TokSys建立了雪花、单零、双零偏滤器位形垂直不稳定仿真模型,然后通过simulink对采用PD算法的垂直不稳定系统进行仿真。结果表明,构建的模型能够较好控制不同位形的垂直不稳定性。     

HL-2M等离子体垂直不稳定性的反馈控制研究

使用无源稳定导体和主动控制线圈来控制HL-2M等离子体的垂直不稳定性。计算了等离子体垂直不稳定性增长时间,构建了等离子体垂直不稳定性控制的线性模型,然后用MATLAB对采用PID算法的垂直不稳定性控制系统进行了模拟仿真。结果表明,无源稳定导体和主动控制线圈能够快速稳定等离子体的垂直不稳定性运动,这也表明设计是可行的。     

HL-2A装置破裂放电期间逃逸电子产生过程的实验观测

大破裂放电不仅会在第一壁和偏滤器靶板上产生巨大的热负载沉淀和强烈的电磁力，而且会产生强烈的逃逸电子。逃逸电子的产生给托卡马克的运行造成很大的危害。它的巨大能量可以使装置的某些部份被击穿。等离子体电流熄灭时，环电压有明显上升。因为，等离子体电流的快速下降能引起感应电压，其值能通过环电压线圈测到。     

HL-1装置逃逸电流的数值模拟

本文对HL-1装置放电中的逃逸电流进行了零维数值模拟。考虑了逃逸电子的产生和损失,电子及离子的能量平衡与粒子数平衡。数值结果与实验较为符合。     

逃逸电子和不稳定性波反常多普勒共振实验研究

利用电子回旋辐射诊断系统并结合其他相关诊断研究了HL-2A托卡马克中逃逸电子与波间的反常多普勒共振作用.结果显示:欧姆放电下提高等离子密度能抑制逃逸电子束的不稳定性,但等离子密度的再次降低导致逃逸电子又会激发不稳定性波,并耦合不稳定性波发生二次反常多普勒共振作用.利用统计方法分析了HL-2A上不同放电阶段逃逸电子反常多普勒共振阈值(ωpe/ωce)区间大致都在0.17-0.54范围内.此共振机制导致逃逸电子在速度空间被波散射,平行能量转化到垂直能量,pitch角增加,同步辐射功率增强,逃逸电子能量限制在反常多普勒效应的阈值能量附近.基于反常多普勒共振的逃逸抑制能有效减轻逃逸电子对装置第一壁的损坏.