基于J-TEXT 装置的光耦合隔离放大器设计与分析

基于反馈技术设计了一款带宽2.7MHz、高线性度、低传输延时的光耦合隔离放大器,仿真分析了 I-V 转换电路补偿电容对电路频率特性的影响,并选择了合适的电路参数。将部分寄生参数考虑在内,建立了电路数学模型,仿真、测试与理论分析相结合研究了电路的线性度与频率特性。基于J-TEXT 装置静电探针悬浮电位测量系统验证了电路在系统中的可用性。     

双极化频率调制微波反射计在J-TEXT托卡马克上的应用

等离子体中电子密度分布是研究等离子体物理的基础诊断之一.为了测量J-TEXT中电子密度分布,我们在J-TEXT实验装置上搭建了一套频率调制反射计.该反射计工作在Q波段与V波段,为了增加反射计密度测量范围,采用了双极化的设计,即能够同时测量寻常波模式与非寻常波模式.得益于双极化的设计,该反射计测量的电子密度范围为0—6.0×1019m-3,能够覆盖J-TEXT托卡马克的低场侧全部范围.频率调制反射计的时间分辨取决于微波系统扫描周期,由于采用了扫频速率更快的扫频固态源,整个频率扫描周期可以达到40μs.要获得完整的电子密度分布,必须先利用中频频率的跳变计算出密度零点的位置,然后使用两种极化模式的数据反演得到完整的电子密度剖面.同时,在实验中还观察到在非寻常波模式下低于右旋截止频率的微波在等离子体中也能够传播.     

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利用Matlab语言将EFIT程序反演计算过程进行优化整合,简化了程序操作步骤,并增加了对计算结果的分析与存储功能。利用整合后的 EFIT 程序,计算分析了 J-TXET 装置放电过程中等离子体磁场位形和其它参数的演变,绘制了等离子体压强剖面图、等离子体电流密度和安全因子分布等磁面信息的重建结果。此外,还将反演结果与软X射线测算数据进行比对。结果表明,改善后的EFIT程序能够初步满足对实验放电的反演计算分析要求,为J-TXET装置的放电控制和运行提供重要的参考数据。     

用于等离子体相干模式自动识别的谱聚类算法实现

高约束模式对改善等离子体约束有着重要意义,但目前主要依赖人工进行模式识别,其效率低、成本高,导致核聚变装置中大量的诊断数据没有得到充分分析.为了解决这个问题,本文将机器学习中的谱聚类算法应用到EAST托卡马克装置上的电子回旋辐射成像、一维诊断系统电子回旋辐射计、磁探针、软X射线和快辐射等不同诊断系统的数据上,在时域及频域上识别出了锯齿模,验证了谱聚类方法的迁移性及准确性,解决了监督学习在数据处理上迁移性差以及需要依赖大量标签数据的问题.此外,本文实现了特定模式的筛选;最后利用电子回旋辐射成像及磁探针数据发现了一种可能的新模式,为新模式探索提供了一种新思路.     

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J-TEXT装置由许多相关子系统组成,其中央控制系统的主要功能和作用是统一调度和协调各个子系统,控制装置的运行状态。J-TEXT中央控制系统是基于Windows和QNX操作系统平台,并采用工业控制计算机结合PCI工业控制卡来实现的。该系统已经完成了相关测试并获得满意结果。在首轮的J-TEXT放电调试中,该系统运行稳定可靠,控制效果良好。     

稳态装置中的尘埃等离子体状态

介绍了用于研究尘埃等离子体中波的直流放电的尘埃等离子体装置,该装置能产生长约３０ｃｍ,直径约８．４ｃｍ的尘埃等离子体柱。在等离了体中加入尘埃后,朗缪尔探针的饱和电流明显降低。尘埃所带负电量与电机转速成正比,可达到等离子体负电量的４０％。     

J-TEXT װ�þ�̬�Ŷ�����Դϵͳ�ṹ������ʵ��

研制了一种基于电容储能的脉冲电源系统用于J-TEXT 装置扰动磁场线圈的运行,介绍了J-TEXT 装置静态扰动磁场线圈(SRMP),对静态扰动磁场电源系统进行了原理分析,并给出了电源的运行结果。实验运行效果表明,输出电流最大能达到8kA,最大电流上升率为200A.ms-1,静态扰动场电源系可以稳定地工作,可以产生足够的扰动磁场并开展相关物理实验。     

Modeling of beam ions loss and slowing down with Coulomb collisions in EAST

This paper uses the implicit Monte-Carlo full-orbit-following parallel program ISSDE to calculate the prompt loss and slowing down process of neutral beam injection (NBI)-generated fast ions due to Coulomb collisions in the equilibrium configuration of Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). This program is based on the weak equivalence of the Fokker-Planck equation under Rosenbluth MacDonald Judd (RMJ) potential and Stratonovich stochastic differential equation (SDE). The prompt loss with the LCFS boundary and the first wall (FW) boundary of the two co-current neutral injection beams are studied. Simulation results indicate that the loss behavior of fast ions using the FW boundary is very different from that of the LCFS boundary, especially for fast ions with a large gyration radius. According to our calculations, about 5.11% of fast ions generated by perpendicular injection drift out of the LCFS and then return inside the LCFS to be captured by the magnetic field. The prompt loss ratio of fast ions and the ratio of orbital types depend on the initial distribution of fast ions in the P_ζ-$\varLambda$ space. Under the effect of Coulomb collisions, the pitch-angle scattering and stochastic diffusion happens, which will cause more fast ion loss. For short time scales, among the particles lost due to collisions, the fraction of banana ions reaches 92.31% in the perpendicular beam and 58.65% in the tangential beam when the fraction of banana ions in the tangential beam is 3.4% of the total ions, which means that the effect of Coulomb collisions on banana fast ions is more significant. For long time scales, the additional fast ion loss caused by Coulomb collisions of tangential and perpendicular beams accounted for 16.21% and 25.05% of the total particles, respectively. We have also investigated the slowing down process of NBI fast ions.     

电子束潘宁阱非中性等离子体中电子聚心约束实验

介绍了电子束潘宁阱非中性等离子体实验。利用具有小正则角动量电子束的注入,在装置中形成了有稠密核心的电子等离子体。当潘宁阱中电磁场匹配是,约束电子的散射最强。注入电子束的束流强度超过一定的阈值时,电子聚心状态才能形成。阈值与潘宁阱电场成正比。     

非磁化等离子体Hopf分岔处随机共振实验

在非磁化的直流放电等离子体中,利用系统内禀的周期驱动力与外加的高斯白噪声的协同作用,成功地在系统动力学轨道Hopf分岔的不动点一侧,观察到了周期信号的信噪比被噪声改善的随机共振现象.一维过阻尼系统的随机共振模型可以解释所观察的实验结果.比较实验结果与理论模型可知,系统动力学轨道发生Hopf分岔的原因是系统双稳态之间势垒的变化 在Hopf分岔的极限环一侧观察不到随机共振现象,其原因是此时系统已经处于超阈值周期驱动的状态