CT-6托卡马克研究(Ⅰ) 实验装置的研制和调试

托卡马克是一种产生高温环形等离子体的聚变实验装置,也是一类复杂的现代化的电物理装备。CT-6是我国首先投入运行的小型托卡马克装置,其主要参数为:大半径45cm;小半径9.2cm;环向磁场2TL;等离子电流30kA;经过调试阶段,达到了预期目标,产生了平衡、稳定的电子温度为250eV左右的环形高温等离子体。CT-6由电磁系统(包括环向场、涡旋场、平衡场)、超高真空系统(包括环形真空室和抽气机组)、电源控制系统和诊断测量系统等部份组成,它是由中国科学院物理研究所、电工研究所及其他许多单位协作研制成功的。 本文描述CT-6装置的设计、结构、工程研制和调试过程,以及有关的试验结果。     

CT-6托卡马克研究(Ⅰ)——实验装置的研制和调试

托卡马克是一种产生高温环形等离子体的聚变实验装置,也是一类复杂的现代化的电物理装备。CT-6是我国首先投入运行的小型托卡马克装置,其主要参数为:大半径45cm;小半径9.2cm;环向磁场2TL;等离子电流30kA;经过调试阶段,达到了预期目标,产生了平衡、稳定的电子温度为250eV左右的环形高温等离子体。CT-6由电磁系统(包括环向场、涡旋场、平衡场)、超高真空系统(包括环形真空室和抽气机组)、电源控制系统和诊断测量系统等部份组成,它是由中国科学院物理研究所、电工研究所及其他许多单位协作研制成功的。本文描述CT-6装置的设计、结构、工程研制和调试过程,以及有关的试验结果。 关键词：     

GBH-1单匝二倍压回路放电的短路技术

在快收缩等离子体物理实验装置中,储能电容器通过起动开关、传输电缆和集电板对负载线圈脉冲放电.由于在这样的脉冲回路中, ,所以负载内的电流是衰减振荡的.这一振荡过程使等离子体的平衡和稳定受到不利影响.为了减少这种影响,往往采用箝位电路即短路回路,使负载内的电流由振荡的变成单向的,从而延长等离子体的约束时间,提高等离子体的电子温度. 进行单匝二倍压回路短路实验.是为了研究GBH-1高比压环形等离子体物理实验装置上使用场畸变短路开关的可行性.实验结果证明,二倍压短路回路可获得较长的衰减时间(～100μs)和较小的纹波系数(～15…     

HL—1装置等离子体破裂的电磁效应

本文描述HL-1装置放电过程中,等离子体破裂及环形导体中感应电压和电流的精细测量。给出了破裂时内真空室和铜壳的感应涡流、磁场和电动力。分析了它们对装置工程的影响。     

HL-1装置硬x射线辐射剂量测量

一、引言 多年来,从事受控核聚变的研究人员相继对环形磁约束装置的硬X射线辐射做了许多深入的实验研究,因为逃逸电子是高温等离子体的必然产物,通过逃逸电子产物——硬X射线的研究,便可得知等离子体的行为。但是,装置的硬X射线辐射剂量却直接影响到周围环境及工作人员的身体健康。高能X射线通过物质时,主要以光电效应,康普顿散射和电子对效应损失能量,进入生物组织后,X射线能量在其中转移、吸收乃至最终导致组织损伤。随着实验的进展,人们对硬X射线辐射剂量日益关心。为此,1987年,我们在HL-1装置实验运行期间(近旁的电子回旋共振加热系统未投入工作),测量了装置的硬X射线辐射剂量。     

中国环流器二号A装置(HL-2A)工程研制

中国环流器二号A装置(HL 2A)(设计指标:大半径1.65m、小半径0 4m、环向磁场2 8T、环向等离子体电流480kA)是我国已建成的第一个偏滤器托卡马克实验型磁约束聚变装置。HL 2A装置的首要研究目标是利用其独特的大体积极向偏滤器在高参数等离子体条件下开展与偏滤器位形运行有关的研究。本文总结了HL 2A装置工程设计、制造与安装、工程调试等研制的主要内容和关键技术。工程调试和初步物理实验的结果表明:HL 2A装置的主要工程参数和性能已具备开展物理实验的条件,并已成功地运行于偏滤器位形。2003年11月底,HL 2A装置获得等离子体电流168kA,等离子体存在时间920ms,等离子体线平均密度1.7×1019m-3,环向磁场1 4T,极限真空度为4.6×10-6Pa。     

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等离子体破裂时随着等离子体电流的迅速衰减会在托卡马克装置真空室上产生很大的感应电流并导致电磁力。将EAST 装置真空室双层结构简化为若干环形线圈,采用互感矩阵法对破裂后真空室上感应电流及其导致的电磁力进行了模拟,用Fortran软件分析了真空室上感应电流、磁场、电磁力的变化规律。所得结果为未来托卡马克装置的工程设计改造提供理论依据。     

HL-2A装置LHCD实验的控制

为了研究非感应方式等离子体电流的产生，在HL-2A装置上开展了低杂波电流驱动实验，并对LHCD实验进行了微机控制。在2004年的实验中准确无误地将微波投入了装置，实现了对整个LHCD系统运行状态的监控和系统保护。在等离子体破裂时，控制系统会立即切断微波对装置的投入。     

GBH-1纵场四倍压回路的放电调试及其特性测量

一、前 言 GBH-1是个拉长截面的环形等离子体实验装置,提高纵场(主压缩场)回路的电场强度能有效地加热等离子体.为此我们提出了一个新的倍压放电技术——二剖口四倍压放电回路[1].我们对没有真空室的GBH-1的纵场回路作了放电调试,以检验装置的力学性能和电气绝缘性能. 二、放电     

HL-2A装置等离子体可见光成像系统

为了配合HL-2A装置的工程联调和首次等离子体放电，需要一种可靠和直观的诊断手段，以确认产生了所谓的“First plasma”(初始等离子体)放电。为此我们研制了一套新的诊断系统，即等离子体可见光成像。等离子体成像是近年来发展起来的一项先进诊断手段。目前在托卡马克装置上广泛采用。     

SWIP-RFP装置反场箍缩位形研究

SWIP-RFP装置是具有金属真空室的环形反场箍缩(RFP)装置.在初始气压,初始环场,可控辅助反场和等离子体自反效应的不同情况下,做了反场建立条件的实验。在有自反效应和可控辅助反场时间配合的三种运行情况下,反场箍缩放电已实现.本文给出了反场箍缩位形实验观测的结果,实验测出反场箍缩位形的等离子体电流幅值。脉冲长度与相关因素的依赖关系.实验结果表明在无功率短路情况下,等离子体存在时间τ_p≥0.3ms。     

激光核聚变简介

国际上已有二十年研究历史的可控热核反应研究工作,近几年来又显得活跃起来.除了它解决人类能源问题的诱人前景以外,这也和最近准稳态环形等离子体装置(如苏联托卡马克[]装置)及激光产生核聚变的进展相联系.轻原子核(如氘、氚的聚变反应单位质量反应物质所放出的能量,比重原子核(如铀、钍)裂变反应单位质量所放出的能量还要大,而其原料氘可以从水中大量提取.每升海水中大约含有0.03克氘,经过充分的聚变反应可以产生2.4-10.5 × 109焦耳的能量.形象地说,一升海水中提取出来的氖完全“燃烧”所放出的能量,等于几百升汽油完全燃烧所放出的能量.…     

HL-2A装置等离子体水平位移的模型参考自适应控制

等离子体水平位移控制是托卡马克等离子体控制中最基本的控制之一。我们所提供的垂直磁场必须随着等离子体电流、极向比压及内自感等参数的变化而变化，才能保证等离子体柱位于真空室的中心。在HL-2A装置第一阶段的实验中，等离子体的电流和位移控制采用PID控制，虽然PID控制能满足HL-2A装置第一阶段的实验要求，但对于今后越来越复杂，     

HL-1装置的物理调试(1985)

自1985年4月起正式开展HL-1装置的物理调试,其目的是获得平衡、稳定和比较干净的等离子体,并在此基础上开展初步的物理实验研究。在纵向磁场2.3T下获得等离子体电流135kA,平顶时间150-200ms。等离子体电流的持续时间出乎意料地长达1s,其详细的物理原因尚待深入研究。其它等离子体参数的初步结果为n_e≈ 2.8×10~(13)cm~(-3),T_e≈350-500eV,τ_E≈10ms。     

用拟合场量的电流确定等离子体边界

在轴对称的等离子体物理实验装置中,如何用一种简易的方法有效地确定放电时的等离子体边界,是一个令人感兴趣的问题。当然,人们可以用求解自由边界平衡的程序来计算,但这仍避免不了要假设等离子体电流分布;另外,由于求解自由边界问题的复杂性,在没有大型计算机的条件下,要在放电后迅速求出等离子体的边界形状是不现实的。本文根据GBH-1装置上的6根等效电流环,以及真空室外边界上的磁场测量值(或ψ值),和外线圈电流的测     

CT-6装置上铜壳电流的测量

在托卡马克装置中,导体壳的设置对放电时产生的等离子体起反馈平衡作用。理想导体壳产生的垂直磁场为 其中,Ⅰ为等离子体环电流;R为大半径:α为小半径;β_θ=8πP/Bθα;6为壳半径。 在非理想导体壳(如铜壳、铝壳)情况下,所产生的磁场相对减小。CT-6托卡马克(见图1)的实验中,证实了这种平衡作用的存在。放电时,一旦等离子体产生,铜壳感生电流     

2006年度科研生产要闻选辑

2月28日，新华社以《我国核聚变能源开发实力迈上新台阶》为题报道我院“中国环流器二号A装置产生的等离子体电流日前达到400千安，等离子体存在时间达到2960毫秒，实现了在等离子体电流350千安条件下连续12次左右的重复稳定放电”的新闻。     

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。     

快速磁通变化超导线圈失超保护的改进方法

大型托卡马克超导装置的超导线圈在快速励磁条件下 ,将在线圈中产生很大的感应电压噪声 ,可能比用于失超检测的电阻电压大几个量级 ,同时在大电流和快速励磁条件下失超保护对确保装置安全变得尤为重要。文中主要提出在超导线圈大电流和快速励磁条件下如何进行正确失超保护的一种方便又可行的工程方法 ,并在中科院等离子体所对 HT- 7U第一个超导中心螺管原型线圈进行的性能测试实验中取得了成功。     

HL—1装置脉冲送气控制等离子体密度实验

本文描述HL-1装置用脉冲送气控制等离子体密度的实验。其结果表明等离子体建立后工作气体的快速注入(即边缘加料)能提高等离子体密度,改善等离子体性能。在较好地控制装置放电条件后(主要是等离子体电流,位移和杂质控制),多脉冲或长脉冲补充送气能在较宽范围内(0.8—7.0×10~(19)·m~(-3))有效地控制等离子体密度及波形,装置稳定运行区域大为扩展。最后讨论了器壁再循环对密度控制的影响和送气的加料效率。