HL-2M装置磁探针研制

介绍了 HL-2M 装置磁探针的研制,包括有效面积和极向布局的设计、骨架加工和探针绕制、有效面积和频率响应的标定以及定位安装。通过提高加工精度、有效面积的标定精度和定位安装精度,保证了磁探针系统的测量精度。目前,已经在 HL-2M 装置上完成了两组极向阵列的安装。     

HL-2M 装置磁测量系统设计及初始放电实验结果

介绍了 HL-2M 装置上满足等离子体放电的磁测量系统的物理设计,主要包括磁探针、磁通环以及 电流测量系统的设计。通过 HL-2M 装置典型的放电位形参数对磁探针的极向布局、有效面积,磁通环的极向布 局以及测量等离子体电流的罗氏圈互感值进行了初步设计。目前,HL-2M 装置已经完成初始等离子体放电。各个 子系统均能达到其测量目标。      

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介绍了磁通环法测量等离子体位移的原理。通过计算由磁通环及其附近小磁探针得到的数据,给出了位移随时间变化的曲线。通过将所得到的等离子体位移的变化趋势与非对称探针和CCD相机的测量结果进行比较,验证了磁通环法测量的正确性。该测量方法已用于HL-2A等离子体位移反馈控制系统。     

HL-2M 装置限制器系统设计及工艺研究

HL-2M 装置设计有 8 套固定极向限制器和 1 套活动极向限制器,其主要功能是进一步加强保护真空 室及其内部件,同时活动限制器还将提供不同孔栏位形用于等离子体物理实验。根据 HL-2M 装置总体运行需求, 活动限制器结构设计可移动有效距离为 120mm,活动限制器移动精度可控制在±0.1mm 以内。基于激光跟踪仪测 量方法对 HL-2M 装置限制器系统完成了高精度的安装,限制器的面向等离子体关键位置安装精度优于±0.5mm, 通过初始等离子体放电实验表明其运行状态均正常。      

HL-2M 初始等离子体第一壁安装研究

HL-2M 初始等离子体第一壁主要由 2mm 厚度的护板及下部支撑构成，与 HL-2M 限制器 共同构成 HL-2M 真空室内壁保护层。针对第一壁的结构设计及总体的安装规范，提出了第一壁整体的安装工艺 方案，采用螺柱焊、氩弧焊对第一壁的支撑进行固定，采用可利用螺柱调节部件定位精度的辅助工装，并全程利 用激光跟踪仪进行安装精度的实时调节。最终，完成了 HL-2M 初始等离子体第一壁总体安装，部件安装精度达 到±2mm、焊缝质量满足一级焊缝要求、结构能承受 3675N 以上拉力。在 HL-2M 初始等离子体放电过程中第一 壁运行良好。      

HL-2M 磁体系统安装中的定位与测量

为提高磁体系统安装精度,在 HL-2M 集成大厅建立 63 个基准点构成测量基准网,并利用激光跟 踪仪等高精度测量设备建立每个磁体的局部坐标系,测量特征点的局部坐标;基于测量基准网和公共测量点,采 用最佳拟合得到坐标转换矩阵,以此得到特征点在测量基准网的位置,指导磁体安装。完成安装后的中心柱同支 撑基础的同轴度为∅2.03mm;PF1~PF4 线圈安装标高偏差为±0.5mm,与中心柱的同轴度为∅2.60mm;PF5/6/7/8 线圈与中心柱的同轴度偏差小于∅3.00mm,标高偏差在[−1mm, 1mm]区间内。基于以上方法所得到的线圈安装精 度都满足设计需求。     

HL-2A装置中的带状流三维特性研究和探针设计

HL-2A装置边缘等离子体测地声模带状流的三维特征采用外中平面上三组三台阶探针阵列组成具有环向、极向和径向分辨的独特结构的探针系统进行了研究.其中两组具有极向距离为65mm的三台阶5探针阵列组成极向带状流10探针组,另一组电动式带状流6探针阵列与带状流10探针组之间的环向距离为800mm. 此外,采用快速往复气动6探针组研究了磁分界面附近的温度、密度、雷诺协强及其径向分布.在HL-2A装置上同时观测到测地声模带状流(频率f=7kHz)的极向和环向对称性(m≈0,n 关键词： 三台阶式ZF探针 带状流 三维空间结构     

HL-2M 装置磁测量积分器设计

在核聚变实验中, 积分器是还原微分信号的基本手段,低漂移积分器系统的研制是托卡马克实验中 的重要环节。介绍了用于 HL-2M 装置磁测量的低漂移积分器系统。通过模拟与数字补偿相结合的方法减小漂移, 提高了信号间的测量精度。性能测试显示,积分器输出漂移小于 2mV/15s,积分时间常数精度优于 0.3%。该积分 器应用于 HL-2M 装置实验,满足磁测量系统的测量需要。     

HL-2A装置中的带状流三维特性研究和探针设计

HL-2A装置边缘等离子体测地声模带状流的三维特征采用外中平面上三组三台阶探针阵列组成具有环向、极向和径向分辨的独特结构的探针系统进行了研究.其中两组具有极向距离为65mm的三台阶5探针阵列组成极向带状流10探针组，另一组电动式带状流6探针阵列与带状流10探针组之间的环向距离为800mm. 此外，采用快速往复气动6探针组研究了磁分界面附近的温度、密度、雷诺协强及其径向分布.在HL-2A装置上同时观测到测地声模带状流(频率f=7kHz)的极向和环向对称性(m≈0，n     

用磁探针反演磁岛二维结构的方法及其在HL-2A装置上的应用

介绍了HL-2A装置中利用磁探针数据反演磁岛极向二维结构的新方法,以及在反演基础上建立的撕裂模动态分析方法。在实验中通过磁探针测量确定作为扰动磁场来源的扰动电流。将扰动磁通与由EFIT重建的平衡磁通叠加反演出磁岛的结构,并给出磁岛的宽度。然后,按时间顺序建构二维结构图并依次记录,之后依次展现图像就可以对磁岛进行动态分析。应用此方法进行撕裂模分析,得出了磁岛旋转与电子抗磁漂移方向相同,验证了磁岛宽度与扰动场的关系及ECRH对磁岛的抑制作用。这显示了磁探针反演磁岛结构方法的直观性,对观察并控制MHD不稳定性非常有利。     

Upgrade of the magnetic diagnostic system for restart of HT-6M operation

The HT-6M tokamak at the Thailand Institute of Nuclear Technology has been restarted. In order to ensure the smooth breakdown of plasma and obtain plasma discharge parameters, optimization of the poloidal field coils and upgrade of the magnetic diagnostics are described in this article. A perfect null field (stray field in the main chamber < 10 G) is obtained using an ohmic heating field. To obtain important information about the plasma, an external magnetic diagnostics system is designed and calibrated, including a Rogowski coil (measuring plasma current), a magnetic probe (measuring external field), diamagnetic loops (measuring β_p) and so on. In order to realize high-frequency signal measurement and transmission, a series of frequency responses with the magnetic probe and transmission line are tested. Later, to verify the null field, a fitting code is developed to reconstruct the stray field in the vacuum chamber based on magnetic probe measurements and flux loops. The results show that the error is within 1.5%. This indicates the accuracy of the magnetic measurement system and ensures the preparation for the breakdown of plasma.     

补强片自动贴片系统高精度手眼标定方法

针对补强片自动贴片系统的手眼标定问题,为了消除相机安装的垂直度偏差带来的误差,提出了一种新的手眼标定方法。使用标定板得到相机的外参数,将外参数与常规的二维标定模型相结合,从而间接计算出相机坐标系与机器人基础坐标系的齐次坐标转换矩阵,使手眼标定模型扩展为三维。三维模型的标定计算误差小于0.1 m,相比二维模型降低了1个数量级,有效提高了标定计算精度。利用厚度较小的菲林修正齐次坐标变换矩阵的Z方向分量,系统具有较高的定位精度,手眼标定的误差绝对值小于0.015 mm,有效减小了误差均值,设备性能得到大幅提高。该方法在系统可控自由度有限的情况下,能够得到手眼标定问题的唯一解,提出的三维模型中包括了相机的完整姿态信息,相比常规的标定方法没有相机安装等额外的限制条件,能有效提高系统的手眼标定精度。     

HL-2M 装置主机安装工艺分析与研究

在 HL-2M 装置主机安装工艺方案制定和项目建设过程中采用 CAD&CAE 设计工艺分析方法,根据 各系统功能需求和安装进度需求,多次优化了主机安装工艺方案,对各系统之间的位置关系进行检查并对安装方 案进行了计算机辅助模拟,最终形成了完善的具有可实施性的安装工艺技术方案。对安装工艺方案进行了全面分 析与研究,总结论述了基准网的构建和关键部件的测量、绝缘与垫层工艺方案,装置核心区域磁导率控制等问题, 对未来聚变堆的建设与发展提供了有价值的设计和工艺参考。     

Attojoule calorimetry of mesoscopic superconducting loops

We report the first experimental evidence of nontrivial thermal behavior of the simplest mesoscopic system--a superconducting loop. By measuring the specific heat C of an array of 450,000 noninteracting aluminum loops with very high accuracy of approximately 20 fJ/K, we show that the loops go through a periodic sequence of phase transitions (with a period of an integer number of magnetic flux quanta) as the magnetic flux threading each loop is increased. The transitions are well described by the Ginzburg-Landau theory and are accompanied by discontinuities of C of only several thousands of Boltzmann constants kB.     

中国散裂中子源旋转线圈测量系统研制

中国散裂中子源(CSNS)加速器主要由一台直线加速器、一台快循环加速器以及低能、高能输运线组成。针对CSNS加速器部分直流磁铁研制了一套旋转线圈测量系统。对系统的研制方案、功能、精度、完成的磁铁类型以及部分测量结果进行介绍。该系统解决了CSNS批量磁铁之间的不同中心高度、质量、有效长度、磁场强度的兼容性难题。经过测试运行,积分场测量重复性误差好于±0.02%,空间谐波重复性误差好于0.005%,磁中心测量重复性误差好于±0.03 mm,顺利完成了中国散裂中子源工程150台多种类型磁铁的检测任务。