HL-2A装置器壁硅化实验

中国环流器2A（HL-2A）是我国第一个运行于偏滤器位形的托卡马克装置，为在较高等离子体参数下深入开展改善约束、大功率二级加热和电流驱动和加料等国际前沿工程与物理课题的实验研究，其第一壁将覆盖大面积的石墨材料和碳纤维保护瓦。因此，HL-2A装置器壁原位处理技术的应用和发展，涂层与等离子体相互作用特性的研究对有效控制杂质的产生，改善等离子体约束性能，提高装置实验运行参数都具有重要的意义。     

HL-2A装置真空壁条件实验研究与装置改造的概念设计

本文对HL-2A装置开展的真空壁处理技术和壁条件研究结果进行了介绍。HL-2A主机改造的概念设计取得了新的进展，本文同时介绍了主机改造方案，并给出概念设计的初步结果。     

托卡马克装置第一镜受污机理及防护研究

本文简要描述了本项目的研究计划。该项目在本年度共进行了3次样品辐照试验，对辐照后的样品做了表面分析、结果表明第一镜的沉积主要是由于高能粒子与第一壁材料的轰击所致，对于HL-2A装置目前的放电参数和运行状况、辉光放电和壁的硅化处理更容易造成窗口玻璃或第一镜的沉积。     

欧姆电源整流变压器改造方案及分析计算

根据HL-2A装置电源主回路实施方案，为尽量利用原有设备、节约投资，原HL-1M装置欧姆电源的两台5．6MVA脉冲整流变压器经改造后将作为HL-2A装置多极场E2，E3，E4电源。改造方案及分析计算如下。     

HL-2A装置超声分子束注入初步结果

HL-2A装置是我国第一个带偏滤器的托卡马克装置，于2002年投入运行。该装置的主要参数为：R=1．65m，n=0．4m，BT=2．8T，Ip=0．48MA，带有上、下对称的封闭式偏滤器。目前，HL-2A装置运行下单零偏滤器，为下一步改进偏滤器位形进行基础性研究。带有液氮冷阱的超声分子束注入系统首次安装并运行于2004年。初步实验结果是，多脉冲分子束注入用于封闭式偏滤器功能的演示和检验；多脉冲分子束注入HL-2A等离子体引起冷脉冲和密度扰动向中心传播。     

HL-2M 装置供电系统研制

为满足 HL-2M 装置的供电需求,须配套建设相应的供电系统。通过仿真计算 HL-2M 装置的总体供 电需求,考虑到 HL-2A 装置现有的供电系统设备,提出了兼顾 HL-2A 和 HL-2M 装置供电需求的总体配置方案。介绍了国内首台 300MVA 立式交流脉冲发电机组、磁体电源、高压电源和电源控制系统的研制情况。     

HL-2A变形截面托卡马克中低混杂波电流驱动的研究

自1978年Fisch提出了利用低杂波驱动电流的机制以来，理论和实验都得到了不断的发展。Br锄billa的波导阵列理论更使得低杂波驱动电流在工程上成为现实，利用低杂波驱动电流的实验在许多装置如JET,JT-60U，ASDEX等上面都取得了令人鼓舞的结果。我院前期运行的HL-1和HL-1M都是圆形截面托卡马克，低杂波实验已取得许多结果。正在运行的HL-2A装置是一个磁偏滤器托卡马克，目前还是圆形截面，它的下一步将以上下拉长和具有三角形变的D形磁面位形运行。HL-2A装置的基本参数为：大半径R为1．65m，小半径a为0．4in，纵场所为2．8T，     

HL-1托卡马克放电辐照的因科镍和铝的表面效应研究

核聚变能是最有希望的一种新能源,我国自行设计与建造的核聚变装置——HL-1已于1985年投入运行。研究核聚变装置中等离子体与器壁、孔栏材料相互作用日益受到广泛重视,因为这种反应造成等离子体的污染及聚变装置材料灼损坏。同时,这一研究还将提供等离子体边界层的性能参数,为下一代装置的器壁材料选择和结构设计提供参考。本文研究了镍基合金和铝探针在HL-1装置的等离子体括削层内,经等离子体辐照后的表面形貌及表面组分的变化。     

HL-2A装置初始运行阶段杂质和辐射行为的初步研究

作为国内第一个带有偏滤器的托卡马克装置，在HL-2A装置的起始运行阶段，了解等离子体中存在的杂质种类和辐射水平、评估杂质的含量以及在偏滤器位形和孔栏位形下杂质辐射行为的变化都是很重要的。在HL-2A装置的初始运行阶段，壁处理主要是采用常规的辉光放电清洗（GDC）；在偏滤器运行阶段也使用过蒸钛来减少下偏滤器室的杂质以利于偏滤器位形的建立；但未使用硅化等可能破坏初始器壁条件的壁处理手段。     

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-2A装置偏滤器室中性气体压强的初步研究

HL-2A装置上首次实现了偏滤器位形放电。采用专门研制的可在强磁场和强噪声环境下工作的快响应真空电离规对偏滤器室内的中性气体压强进行了测量,给出了HL-2A装置偏滤器有关结构的基础数据。初步研究了偏滤器位形和孔栏位形放电期间偏滤器室中性气体压强的特性。     

Impurity behaviours of HL-2A divertor tokamak during the initial operation period

The divertor configuration was successfully formed and the siliconization as a wall conditioning was first achieved on HL-2A tokamak experimentally in 2004. The divertor configuration is reconstructed by the use of the CFC code. Impurity as an important issue is investigated in the experiments with divertor configuration and wall conditioning. Impurities dramatically decrease after both the divertor configuration is formed and silicon is coated on the surface of the vacuum vessel.     

HL-2M 装置主机集成安装工程质量管理

基于 HL-2M 装置主机集成安装实践,以风险控制、过程管理为质量管理工作总体思路,对工程策 划、实施、验收环节进行全面质量管理。通过实施质量管理活动,确保了 HL-2M 装置主机集成安装工程达到质 量目标,并于 2020 年 12 月 4 日首次放电成功。通过本项目的实施积累了大科学工程的质量管理经验。     

HL-2A装置LHCD天线波谱测量与数值计算

用网络分析仪对HL-2A装置LHCD天线阵列子波导间的相位差,子波导间的相对功率和各主波导的电压驻波比等参数进行了测量。用测量值代入程序计算得到的波谱与理论计算的结果进行比较,表明天线发射的波谱与数值计算基本一致,能满足将要在HL-2A进行的LHCD实验。     

HL-2A装置上灰尘研究的初步结果

利用HL-2A装置原有的可见光CCD UC-610相机观测到了在等离子体放电过程中存在大量的灰尘,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDX)了解到了辐照石墨样品的表面形貌及杂质元素成分。     

HL-2A tokamak disruption forecasting based on an artificial neural network

Artificial neural networks are trained to forecast the plasma disruption in HL-2A tokamak. Optimized network architecture is obtained. Saliency analysis is made to assess the relative importance of different diagnostic signals as network input. The trained networks can successfully detect the disruptive pulses of HL-2A tokamak. The results obtained show the possibility of developing a neural network predictor that intervenes well in advance for avoiding plasma disruption or mitigating its effects.     

基于离线激光诱导击穿光谱方法的HL-2A石墨瓦沉积层初步分析

对HL-2A 偏滤器靶板和固定孔栏位置的石墨瓦进行了离线激光诱导击穿光谱(LIBS)测量，比较分析了沉积行为，初步得到了不同位置沉积层粒子种类(Fe、Si、H、D 等元素)及其深度的变化。与飞行时间二次离子质谱仪(TOF-SIMS)所得结果进行了对比，发现离子深度变化形貌趋同。根据沉积层有效信号激光数，得到激光烧蚀速率约为270nm/脉冲。     

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在HL-2A的实验中,我们采用了一种像素法二维层析成像分析技术对软X射线进行反演成像。该方法可对等离子体截面软X射线分布提供详细及可视化的研究方法。该二维层析反演方法已经在HL-2A上得到了成功应用,重建了杂质注入过程和双锯齿破裂过程。     

The first results of divertor discharge and supersonic molecular beam injection on the HL-2A tokamak

HL-2A tokamak is the first tokamak with divertors in China. The plasma boundary and the position of the striking point on the target plates of the HL-2A closed divertor were simulated by the current filament code and they were in agreement with the diagnostic results in the divertor. Supersonic molecular beam injection (SMBI) system was first installed and tested on the HL-2A tokamak in 2004. In the present experiment low pressure SMBI fuelling on the HL-2A closed divertor was carried out. The experimental results indicate that the divertor was operated in the `linear regime' and during the period of SMB pulse injection into the HL-2A plasma the power density convected at the target plate surfaces was 0.4 times of that before or after the beam injection. It is a useful fuelling method for decreasing the heat load on the neutralizer plates of the divertor.