HL-2A极向场线圈系统的优化设计

通过对原ＡＳＤＥＸ极向场线圈系统进行改造,优化设计出ＨＬ－２Ａ极向场线圈系统,模拟计算了磁场位形演化并估算了伏秒消耗。改造后的极向场线圈系统能够形成８００ｋＡ的等离子体电流,并能产生拉长截面的等离子体偏滤器的位形。分析了改造后的极向场线圈系统的电磁特征,计算了单零,双零及Ｄ形限制器三种等离子体平衡位形。     

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设计了HL-2M环向场线圈基本形状、特殊的指形接头和斜面接头以及馈线、绝缘结构和水冷回路。每个环向场线圈由L形中心段、上弧段和外弧段分别通过指形接头和斜面接头组装成完整的D形线圈。分段可拆卸的D形线圈结构可以使得真空室和单个极向场线圈分别整体吊装到环向场线圈内侧。单根引线和双回线的馈线结构既能节省装置空间,又能降低杂散磁场。TF线圈匝间绝缘500V,对地绝缘30kV。采用软焊在线圈旁侧槽内的铜管对线圈进行水冷以带走线圈放电产生的焦耳热。     

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利用TSC程序对HL-2M装置的纯欧姆放电参数进行了首次数值放电模拟，证实了极向场线圈系统具有实现预设的宏观等离子体参数的能力。数值放电模拟还利用基本的位移控制和等离子体电流控制系统实现了从孔栏位形到下单零偏滤器位形的稳定演变。模拟提供的一些主要结果为工程和物理目标设计提供重要的参考。     

HL-2M环向场线圈的结构设计

设计了HL-2M环向场线圈基本形状、特殊的指形接头和斜面接头以及馈线、绝缘结构和水冷回路。每个环向场线圈由L形中心段、上弧段和外弧段分别通过指形接头和斜面接头组装成完整的D形线圈。分段可拆卸的D形线圈结构可以使得真空室和单个极向场线圈分别整体吊装到环向场线圈内侧。单根引线和双回线的馈线结构既能节省装置空间,又能降低杂散磁场。TF线圈匝间绝缘500V,对地绝缘30k V。采用软焊在线圈旁侧槽内的铜管对线圈进行水冷以带走线圈放电产生的焦耳热。     

HL-2M 初始放电位形及波形设计

利用 EFIT 设计了可用于 HL-2M 初始放电的圆截面限制器位形以及偏滤器位形;设计了满足放电击 穿条件要求(零场区域平均杂散磁场应不超过 20G)的零场位形。综合分析放电过程伏秒数消耗及真空室涡流的影 响,使用 PF8 线圈电流补偿真空室涡流产生的杂散磁场,设计了等离子体电流 200kA 的限制器位形及偏滤器位形 的自洽的放电波形。将该放电波形作为放电调试的参考波形,成功实现了限制器位形的初始放电实验。      

托卡马克极向场线圈的优化方法

托卡马克等离子体的三角形变和拉长比对约束和磁流体稳定性有很强的影响，因此在托卡马克装置极向场设计中，在基于物理和工程考虑所预先选定的等离子体平衡位形几何参数下，如何优化确定外部极向场线圈位置和电流，是一个具有重要实际意义的研究课题.为优化确定托卡马克极向场线圈，给出了一个有效的多变量平衡优化方法，能以事先规定的等离子体平衡位形的一些几何参数为目标函数，优化确定极向场线圈位置和电流.并应用它于HT-7U平衡位形计算，得到了所需的结果. 关键词： 等离子体平衡 极向场线圈 优化     

HL-2A装置偏滤器改造的初步设计

根据HL-2A装置的结构特点，提出了HL-2A装置偏滤器系统改造的基本方向。对HL-2A极向场线圈系统进行了优化设计，计算了单零平衡位形，进行了开放式偏滤器的结构设计，并对新的偏滤器系统进行了热分析和结构分析。结果表明，新的偏滤器系统新的偏滤器系统能够满足具有一定拉长比和三角形变的等离子体放电要求。     

HL-2M装置等离子体放电反馈控制系统

通过对HL-2M装置极向场线圈的参数和初始等离子放电控制需求的分析，基于实时采集系统和反射内存实时数据传输的先进控制集成技术，完成了整个HL-2M初始等离子体放电反馈控制系统的设计。新系统实现了稳定的1ms控制周期和实时数据传输，同时解决了实时控制周期和数据传输的延迟。实验结果表明新设计的等离子控制系统能满足初始等离子体极向场线圈电流控制的需求。     

CFETR包层等效电阻率对等离子体垂直位移增长率的影响

基于CFETR工程设计,使用TOKSYS建立了CFETR极向场线圈、真空室壁和包层结构的等效二维模型。在三种平衡的等离子体位形下,分析了包层结构整体等效电阻率和极向不同位置的等效电阻率对等离子体垂直位移增长率的影响。结果表明,垂直位移增长率随着包层整体等效电阻率的增加近似线性增大;降低极向±60°附近的等效电阻率,能减小垂直位移增长率。     

HL-2M装置等离子体放电反馈控制系统

通过对HL-2M装置极向场线圈的参数和初始等离子放电控制需求的分析,基于实时采集系统和反射内存实时数据传输的先进控制集成技术,完成了整个HL-2M初始等离子体放电反馈控制系统的设计。新系统实现了稳定的1ms控制周期和实时数据传输,同时解决了实时控制周期和数据传输的延迟。实验结果表明新设计的等离子控制系统能满足初始等离子体极向场线圈电流控制的需求。     

Resonant helical divertor

A concept for a helical divertor is proposed, which utilizes a resonance effect, and reduces the required divertor currents to a small fraction (typically 10^-2) of the plasma current. This divertor should have a larger screening efficiency than the poloidal field divertor, and could operate with divertor coils outside the vacuum vessel or the blanket.     

HL-2M 装置极向场线圈的结构设计与制造

介绍了 HL-2M 装置极向场(PF)线圈的结构设计和制造。16 饼 PF 线圈布置在环向场(TF)线圈空腔之 内、真空室外,沿中平面对称分布。PF 线圈采用中空矩形铜导体绕制,其中 PF1~PF4 线圈为双层螺旋绕制结构, 最大运行电流 14.5kA;PF5~PF8 线圈为多层盘式绕制结构,最大运行电流 38~42kA。      

HL-2M 装置支撑结构工程设计

HL-2M 装置的支撑结构系统,该系统由装置基础及重力支撑结构、极向场线圈及真空室支撑结构 和环向场线圈防倾覆支撑结构等三部分组成。本文介绍了 HL-2M 装置支撑结构工程设计情况。      

HL-2M 装置环向场线圈匝间绝缘工艺研究

HL-2M tokamak adopts the demountable toroidal field coils (TFCs) structure in order to assemble the vacuum vessel chamber and poloidal field coils (PFCs) integrally. TFCs are subjected to high shear force, which require high electrical performance and adhesive strength between the inter turn insulation and the copper plate. Baking and curing impregnated glass cloth and epoxy glass cloth under different pressure, then adhesive properties have been researched by shear tests. The results show that there are some differences in the adhesive properties between the turn to turn insulation and the copper plate under different structural combinations and different pressures. Appropriate structural combination and pressure of hot baking and curing were selected for TFCs.     

A divertor plasma configuration design method for tokamaks

The efficient and safe operation of large fusion devices strongly relies on the plasma configuration inside the vacuum chamber.It is important to construct the proper plasma equilibrium with a desired plasma configuration.In order to construct the target configuration,a shape constraint module has been developed in the tokamak simulation code(TSC),which controls the poloidal flux and the magnetic field at several defined control points.It is used to construct the double null,lower single null,and quasi-snowflake configurations for the required target shape and calculate the required PF coils current.The flexibility and practicability of this method have been verified by the simulated results.     

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为利于HL-2M真空室(VV)及极向场线圈(PFC)的整体安装,环向场线圈(TFC)采用比特板式结构,这种结构需要用到高强度高导电性能的大尺寸异形铜合金厚板以便满足线圈复杂受力的要求.通过应力分析,确定了在TFC上使用的3种铜合金.介绍了大尺寸异形铜合金板材的制造工艺和铜板多项性能的测试结果,结果表明异形铜合金板材的尺寸及各项性能均满足了HL-2M装置环向场线圈的工程设计及加工要求.     

HT-7U装置环电压建立过程

由于真空室的屏蔽作用,当极向磁场变化时等离子区域的磁场不能随极向磁场同时变化,环电压的建立存在一增过程。研究结果表明,环电压延迟的时间常数与真空室的等诳时间常数一致。在真空室等效时间常数确定的情况下,可以确定环电压上升过程。ＨＴ－７Ｕ装置环电压建立过程大约需要２０ｍｓ。     

Plasma position control in SST1 tokamak

For long duration steady state operation of SST1, it would be very crucial to maintain the plasma radial and vertical positions accurately. For designing the position controller in SST1 we have adopted the simple linear RZIP control model. While the vertical position instability is slowed down by a set of passive stabilizers placed closed to the plasma edge, a pair of in-vessel active feedback coils can adequately control vertical position perturbations of up to 1 cm. The shifts in radial position arising due to minor disruptions would be controlled by a separate pair of poloidal field (PF) coils also placed inside the vessel, however the controller would ignore fast but insignificant changes in radius arising due to edge localised modes. The parameters of both vertical and radial position control coils and their power supplies are determined based on the RZIP simulations.