在单一和连续等离子体放电条件下KSTAR PF线圈的运行特性分析

我们使用分析程序SAITOKSCPF研究了KSTAR PF 超导线圈的运行特性.为了控制KSTAR超导托卡马克的运行等离子的外形以便实现受控热核聚变反应,在超导PF线圈内通过高变化率的运行电流.由于电磁感应,在超导线圈、支持结构和低温容器内产生感应电流和损耗.超临界氦流过CICC导体内部保持超导体运行在4.2K的温度.分析表明最大的温度在PF1线圈内部.在这篇论文中,我们对于单一和连续条件下等离子体放电对超导体运行的影响进行了研究.     

辉光放电等离子体三维电流的理论分析

对辉光放电等离子体的稳态电流在三维空间的分布情形用解析表达式算出结果,从而展示了电流的连续性和理论的自洽性,对其他理论模型的弱点和其结果中的局限性也作了分析和讨论。本结果对研究低温等离子体可能具有重要意义。 关键词：     

临界电流磁矢量分析法在YBCO线圈上的验证

高温超导磁体临界电流磁矢量分析法准确地预测了BSCCO高温超导磁体的临界电流,为了进一步验证该方法预测YBCO高温超导磁体临界电流的准确性,文中作者用9.3m二代高温超导YBCO带材绕制了一个内径为70mm,外径为100mm,共35匝的单饼,测试了单饼5-15匝,15-25匝,25-35匝和5-35匝在77K下的临界电流,并用磁矢量分析法进行了仿真分析。通过对比发现,仿真分析和实验结果的误差在5%左右,最大误差是6.75%,最小误差是4.77%,验证了磁矢量分析法在预测YBCO高温超导磁体临界电流时的准确性。     

液相放电等离子体特性与激波特性的数值分析

以能量平衡方程为基础,采用不同的电导率唯象模型描述了液相放电等离子体圆柱形通道特性,得到了通道内半径、温度、电阻、电流和耗散能量随时间的变化关系,还给出了距离放电间隙中心一定距离处的冲击波压力变化,并与前人利用等离子体通道球状模型计算得到的结果进行了比较。结果表明：把等离子体通道看成球状和看成圆柱状在描述通道压力和通道半径时差异显著,而在描述其他物理特性时差别不大;三种电导率模型在描述等离子体通道物理特性时,变化趋势大体相同,而在描述激波特性时,电导率模型σ₂更符合实际;通过对比电学参数与压力参数的变化,就可以在实验中根据实验数据以及具体的研究问题进行模型的适用性选择。     

YBCO线圈交流损耗的有限元分析与实验验证

随着高温超导YBCO带材载流能力的不断提高和成本的逐渐降低,YBCO线圈及磁体的应用将日益广泛。文中利用有限元方法研究了YBCO线圈的交流损耗特性,计算了50Hz下线圈的瞬时交流损耗,分析了每匝带材中的电流和磁场分布。仿真结果表明,线圈内侧承受的磁场最大,但线圈中部每周期的交流损耗最大,且线圈中始终存在未被磁场穿透的区域。除此之外,文中实验测量了YBCO线圈的临界电流和交流损耗,实验结果良好地验证了仿真方法的正确性。     

YBCO线圈在低温下的温度仿真分析

近几年,高温超导线材的制造技术已日趋成熟。作为第二代高温超导带材的代表,YBCO在低温下具有的优点使其在超导磁体领域的应用越来越突出。但是在高温超导磁体的运行中会因为受到扰动而失超。为了探讨这个问题,模拟了一个磁体在低温下(20K左右)有加热点扰动时的稳定性情况,即对YBCO线圈在低温下的工作情况进行了模拟仿真。文中根据实验设计的YBCO单饼线圈参数,利用热传导方程和基本电路方程,采用有限元计算方法,模拟出线圈内部的温度分布。分析仿真结果可以为后续实验设计提供参考。     

基于准各向同性股线的管内电缆导体的弯曲和扭绞力特性分析

高温超导管内电缆导体(CICC Cable-in-Conduit Conductor)在高磁场和大型磁体(如加速器和未来的聚变能装置)中具有广阔的应用前景,为使其能够承受大的洛伦兹力并在低温下能够工作,高温超导CICC需要有较高的机械稳定性和热稳定性。本文分析了基于准各向同性股线(Q-IS Quasi-Isotropic Strand)的CICC的力学性能,包括弯曲半径、扭转节距和临界电流之间的关系,采用模拟计算的方法得到了CICC在弯曲、扭转载荷及其复合载荷作用下的应力分布以及临界弯曲半径和临界扭矩,所得的临界弯曲半径和临界扭矩对大型磁体在高磁场和低温电流引线下的应用具有重要意义。     

不同区间下电流猝灭特性在等离子体破裂期间的对比研究

托卡马克装置上电磁负载大小值与破裂期间电流猝灭特征有密切的关系.电流猝灭特征包括电流猝灭波形以及电流猝灭率等,它将在一定程度上决定装置的寿命.本文选取100%-40%, 90%-10%, 80%-20%三个区间分析了HL-2A装置上等离子体破裂现象,得到三个不同区间下电流猝灭参数范围.对比分析结果表明：在相同定义下,利用100%-40%和80%-20%区间得到的平均电流猝灭时间以及电流猝灭率分布差异最小.除了80%-20%区间外,100%-40%区间也可作为提供最大线性平均等离子体电流猝灭速率近似的适合区间.