EAST 装置等离子体逃逸电子同步辐射行为的实验研究

通过红外可见内窥镜诊断系统对EAST 等离子体芯部逃逸电子的同步辐射功率谱进行了分析,得出低能段逃逸电子同步辐射主要在红外波段,随着逃逸电子能量的增加,同步辐射向短波方向移动进入可见光波段。在欧姆放电条件下,对逃逸电子同步辐射所产生的的红外可见光进行了成像分析,同时研究了EAST 等离子体在低杂波和中性束注入加热条件下的逃逸电子行为。实验结果显示,低杂波和NBI 的投入总体抑制电子的逃逸,但低杂波投入初期产生的快电子对逃逸电子的产生具有促进作用。     

EAST 六自由度内窥机械臂的逆运动学算法研究

为了实现 EAST 装置真空室内的内窥多关节机械臂的实时高精度控制,提出了一种逆运动学算法,即建立机械臂多变量的方程组,转化成为矩阵的特征值问题求解。为了验证和满足实际控制的需要,还基于 VC++6.0 开发了 MFC 运动学算法程序。结果表明,该算法能在 ms 级别内得到机械臂的所有运动学逆解。     

EAST 四条带ICRF 天线的三维电磁场分析

采用3 维电磁场代码CST MWS 对EAST 4 条带的离子回旋(ICRF)天线性能进行模拟研究,分析了天线的耦合阻抗随频率的变化,计算了电流和波谱的分布,模拟研究了不同电流相位对天线的电压击穿打火和引入杂质的影响。计算结果表明：此EAST 的ICRF 天线耦合阻抗和波谱总体设计合理;但天线局部电场较高,当环向电流条带为(0, 0, 0, 0)相位时E_max 为3.61MV•m⁻¹ 超出击穿阈值,经过结构尺寸的优化后E_max 低于阈值。同时表明天线运行时限制器处有较高的RF 电势,当电流相位为(0, π, π, 0)时法拉第屏前10mm 处的RF 电势是(0, 0, π, π)相位时的1/3。     

EAST 钨偏滤器外靶板热工水力分析

为提高EAST 偏滤器的抗热载和排热能力,将偏滤器第一壁的材料由原来的石墨改为钨,在结构上,靶板采用了类ITER 的单块结构,支撑和冷却采用一体化的盒式结构。确定了EAST 钨偏滤器的冷却结构后,通过水管的流固耦合传热模型,分析了外靶板在紊流冷却方式下的散热情况。同时计算了在水冷系统失效的情况下,偏滤器外靶板的危险区域在3、5、8、10MW·m^-2 热流密度下的瞬态温度分布情况。结果表明,水流速度在4m·s^-1 时, 水管可以承受峰值功率10MW·m^-2 的热流密度,能够很好地满足EAST 装置运行的排热要求。     

EAST 瞬态电场测量系统

EAST 瞬态电场测量系统检测放电时 EAST 装置周围的瞬态电场分布及强度,为电磁兼容(EMC)设 计提供依据。该系统由单极子电场探头、光电隔离设备、NI 数据采集设备构成硬件平台,利用 LabVIEW 进行软 件编程,对采集的数据进行处理。经过测试,该系统可实现 16 个模拟通道、20MHz 采样率同步数据采集,高达 650MB⋅s⁻¹ 的数据吞吐量,满足了高频模拟信号的多通道实时数据采集,处理和存储要求。     

适用于EAST快控电源的交流绝缘监测技术

为了保障EAST快控电源系统的稳定运行,提出了一种适用于EAST快控电源的高频高压工作环境的交流绝缘监测技术。此方法利用电阻不平衡桥,通过交替投切电阻造成分压的变化,实时采集电压,计算出绝缘电阻值。搭建了Simulink仿真平台,分别将~220V市电和EAST快控电源输出作为电压输入进行实时绝缘监测仿真分析,波形与预期相符。经过实验验证,新方法能够准确完成220V市电交流输入的绝缘监测,并且在快控电源现场能正常工作,达到绝缘监测的精度要求。     

EAST装置电子回旋共振加热系统中央控制器设计

介绍了基于可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的电子回旋共振加热(ECRH)系统中央控制器的设计,阐 述了中央控制器对输入的总控触发信号、等离子体电流信号、ECRH 系统状态信号、高压输出状态信号、波输出 状态信号、各类停止信号以及各输出控制信号等的处理与控制逻辑。对 FPGA 程序做了时序仿真,仿真结果表明,该控制器能够实时响应总控触发信号、精确控制阴极与阳极高压电源的开关、处理各种异常情况,满足 ECRH 系统的控制需求,且具有极高的可靠性。     

晕电流作用下EAST上偏滤器靶板的可靠性研究

通过建立晕电流峰值分布的高斯混合模型,结合靶板结构的极限状态方程,利用Monte Carlo 方法开展了晕电流作用下EAST 上偏滤器靶板的可靠性研究。研究结果表明,在晕电流作用下,EAST 上偏滤器靶板具有极高的可靠性。这一结果为EAST 上偏滤器以及CFETR 的可靠性研究提供了参考。     

快波模式转换电子加热

利用全波方法对环形轴对称托卡马克等离子体中快波模式转换电子加热的机理进行了讨论,并针对EAST超导托卡马克上未来ICRF实验中可能的快波模式转换电子加热方案进行了模拟计算,为进一步ICRF实验方案设计优化提供了理论依据。     

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对EAST装置中边界局域模等相关物理现象研究的要求,RMP线圈电源需要有更大的承载电流能力,同时提高响应速度和减小输出电压纹波.对于一期RMP线圈电源的拓扑结构、主回路参数进行了优化设计,结合理论计算、MATLAB仿真和实际测试验证了设计方案的可行性,实验结果表明二期RMP线圈电源在响应速度、承载电流能力和电压纹波方面相比一期均表现得更好,达到优化的目的.