J-TEXT托卡馬克裝置隨機(jī)擾動(dòng)磁場(chǎng)系統(tǒng)的建立.pdf

1、外加隨機(jī)擾動(dòng)磁場(chǎng)是研究托卡馬克等離子體約束與輸運(yùn)的一種有效的手段。它可以打開(kāi)最外層磁面，影響邊界粒子和能量的輸運(yùn)；還可以誘發(fā)磁島，甚至可以誘導(dǎo)鎖模、驅(qū)動(dòng)等離子體轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改善約束等。國(guó)內(nèi)外很多托卡馬克裝置都曾開(kāi)展或正在開(kāi)展外加擾動(dòng)磁場(chǎng)與等離子體相互作用的相關(guān)研究，并在輸運(yùn)與約束方面取得了一系列的成果。ITER也計(jì)劃采用擾動(dòng)場(chǎng)線(xiàn)圈來(lái)試圖控制電阻壁模等。
　　 J-TEXT裝置是華中科技大學(xué)建造的常規(guī)中型托卡馬克裝置，目前正在開(kāi)展放

2、電試驗(yàn)。根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的需要，在J-TEXT上需要外加（m，n）為（3,1）、（2,1）主導(dǎo)模式的擾動(dòng)磁場(chǎng)來(lái)與等離子固有的2/1模和3/1模產(chǎn)生共振效果，用來(lái)研究鎖模和輸運(yùn)。為此我們需要完成一套擾動(dòng)磁場(chǎng)的線(xiàn)圈系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及其控制保護(hù)系統(tǒng)。
　　 本文詳細(xì)計(jì)算分析了TEXT-U裝置（J-TEXT裝置的前身）隨機(jī)擾動(dòng)磁場(chǎng)單個(gè)擾動(dòng)線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)分布及模式。根據(jù)二維傅里葉變換的疊加性質(zhì)，J-TEXT裝置在TEXT-U

3、裝置隨機(jī)擾動(dòng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈的基礎(chǔ)上增加了兩個(gè)擾動(dòng)線(xiàn)圈，新加工的線(xiàn)圈與原有的線(xiàn)圈在大環(huán)上對(duì)稱(chēng)分布，以便更好地產(chǎn)生（m，n）為（3,1）、（2,1）等各類(lèi)模式的擾動(dòng)磁場(chǎng)，最大電流7.5kA時(shí)，擾動(dòng)磁場(chǎng)的平均值約為2*10-4BT。根據(jù)隨機(jī)擾動(dòng)磁場(chǎng)線(xiàn)圈的供電需求，實(shí)現(xiàn)了一種基于電容儲(chǔ)能的脈沖電源系統(tǒng)及其控制、保護(hù)系統(tǒng)。電源系統(tǒng)采用了斬波與續(xù)流結(jié)合的方式，先通過(guò)低壓?jiǎn)蜗嗖豢卣鲗?duì)主電容充電，實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)；再通過(guò)斬波器及續(xù)流回路實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流波形的成

4、形，提供所需要準(zhǔn)梯形電流波形，最大幅值可達(dá)7.5kA，50ms平頂。主電容的最大儲(chǔ)能可達(dá)1.7MJ，一次輸出功率峰值可達(dá)2MW以上?？刂婆c保護(hù)系統(tǒng)采用了軟件與硬件相結(jié)合的方式。硬件系統(tǒng)以工控機(jī)為核心；軟件系統(tǒng)以QNX嵌入式操作系統(tǒng)為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。本文結(jié)合電源及其控制系統(tǒng)對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。通電試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，仿真結(jié)果和試驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果比較一致，從而指導(dǎo)和保障了J-TEXT裝置隨機(jī)擾動(dòng)磁場(chǎng)電源系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行。
　　 本文完成了J-TE