HL-2M常规偏滤器位形抽气对碳杂质分布影响的模拟分析

在小角度V型结构的HL-2M常规偏滤器位形下,采用SOLPS 5.0程序研究了抽气速率S_p对装置粒子排除控制能力及溅射产生的碳杂质分布的影响。模拟结果表明,当进入边缘区域的能量为4MW、上游密度为n_sep=3.0×10¹⁹时,过高的抽气速率(大于40m³•s^-1)将迅速降低靶板附近中性粒子压强和等离子体密度,并引起靶板电子温度T_e的上升和表面材料溅射增强,导致有效电荷量Z_eff升高。在抽气速率约为20~40m³×s^-1时,常规偏滤器的粒子排除效率较高。     

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将理想全二维磁流体(MHD)稳定性数值代码GATO成功移植到HL-2A高性能计算系统,并用其模拟研究了HL-2A装置一次典型弹丸注入实验的等离子体的理想MHD稳定性。利用HL-2A装置第4050次放电的实验数据,应用EFIT代码重建了几个时间片的平衡位形,然后应用GATO代码对每个平衡位形的MHD稳定性进行了计算。通过对结果进行分析比较得出初步结论,由于弹丸注入而造成的反剪切位形的致稳作用,可以提高等离子体的约束性能。     

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采用了通用高速A/D采集器采集信号数据,用软件的方法开发出了具备多道能谱脉冲识别和计数分析能力的软件.用此软件实现了每次托卡马克放电后,在较短的时间内从庞大的原始采集数据中提取出能谱脉冲数据,计算和显示能谱图,这为下一步测量电子温度打下了基础,并同时实现了数据共享.     

托卡马克理想导体壁与磁流体不稳定性

为了探索等离子体磁流体力学(MHD)不稳定性的导体壁效应以及壁设计思想,研究了基于HL-2A托卡马克偏滤器位形的、自由边界和多种形式的理想导体壁条件下的等离子体MHD不稳定性与装置MHD运行β极限.在稳定性计算中,考虑的是n=1扭曲模,该模对托卡马克等离子体MHD不稳定性有决定性的影响.研究着眼于验证多种形状导体壁抑制内、外扭曲模的有效性,观察运行β极限的变化,并讨论分析相关物理.研究发现在离等离子体适当距离处放置一个理想导体壁,可有效抑制外扭曲模.在壁与等离子体表面的平均距离相同、且足够小的条件下,圆截面壁并不一定是最佳选择,设置一个经过优化的多边形导体壁能更有效地抑制MHD不稳定性,它使本装置的理想MHD运行β极限β_N提高到2.73,比自由边界条件下(即假设壁设置在无穷远处的)装置的运行β极限值(～2.56)提高了约6.5%.这暗示需要根据有拉长、有变形的等离子体的极向截面形状,优化制作一个离等离子体表面平均距离尽可能近的多边形导体壁,才能取得抑制外扭曲模、提高β极限的最佳效果.     

面向集成模拟平台的远程协作系统

基于 Web 技术,采用三层模型的系统架构,分别使用 AJAX、SQLite、Openlava 和 Python 解决了 数据异步传输、作业结果重用、多用户作业管理和可视化显示等关键技术,成功开发出面向集成模拟平台的远程 协作系统——SICOS。通过 Web 浏览器即可多人同时运行高性能计算集群上 IMAS 框架下的等离子体程序,实 现了程序的集成运行及运行结果的远程分析、数据共享和可视化显示等功能。通过率先集成 EFIT 可以获得 HL-2A 装置实验的平衡位形重建结果和 HL-2M 装置期望的平衡位形结果,为后续其它程序的集成奠定了技术基础。     

HL-2M 实验数据分析与实时显示系统的设计与实现

HL-2M 实验数据分析系统提供了强大的远程信号处理计算和信息检索功能,系统采用先进的多层架 构,实现了所获即所需的数据远程传输,具有局域网和广域网的广泛应用。实时显示系统基于负载均衡的任务划 分,将数据处理和显示划分为多个任务、部署在多台计算机上;系统跟炮运行,能够自动、高效实时处理上千道 信号,并在多个大屏幕实时显示几百道关键信号曲线。     

基于以太网的分布式数据采集与双模式管理系统

针对HL-2M装置诊断设备中采集系统布局分散、信号容易衰减和被干扰的问题，提出了一种新颖的以太网分布式数据采集系统和管理方案。采集模块具有以太网接口，能够容易远距离分布式放置和接入局域网。集中管理系统运用多线程Socket网络通信技术，采用客户端/服务端双模式，分不同级别管理采集系统，实现数据采集、存储、上传与集中管理功能。在真实放电实验中测试表明，采集系统具有测量准确，抗干扰性能强，数据传输速度快，方便部署和管理的特点，能够满足等离子物理诊断系统的数据需求。     

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根据基尔霍夫电律和牛顿力学,推导出了HL-2A等离子体平衡响应线性模型。基于matlab/simulink仿真平台并利用HL-2A装置历史实验数据,对等离子体响应模型进行了仿真分析。结果表明,此响应模型能够较好地反映极向场线圈电压与等离子体参数、磁通、磁场等物理量之间的关系,可以作 HL-2M装置位形控制器的研究设计基础。     

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HL-2A装置实验高性能计算系统共有130个CPU,配置了多种工具软件和程序编译器;系统峰值性能为每秒7680亿次浮点运算,并且具有很好的可管理性与可扩展性。以此为基础开展了程序调优研究,HL-2A装置实验应用研究,并取得了进展。     

磷酸可待因在安伯来特IRP-69上的离子交换平衡特性研究

采用批式离子交换法研究了磷酸可待因在安伯来特IRP-69上的离子交换平衡特性、动力学及热力学特征.结果表明,在3个温度(298K、308K和318K)及研究的浓度范围内,离子交换吸附等温方程和Freundlich方程都能够对磷酸可待因在安伯来特IRP-69上的离子交换平衡等温线进行很好的拟合,其离子交换动力学特征基本符合二级动力学方程.磷酸可待因在安伯来特IRP-69上的离子交换行为的热力学参数(ΔH、ΔG、ΔS)都小于0.在3个温度(298K、308K和318K)下,同一初始浓度(350mmol/L)的磷酸可待因在安伯来特IRP-69上的平衡交换吸附量分别为1.1295mmol/g、1.1203 mmol/g和1.1129 mmol/g.