佳拉潔雅型磁約束裝置磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)分析與設(shè)計(jì).pdf

1、佳拉潔雅型磁約束裝置作為受控?zé)岷司圩兊入x子體捕獲器的初級(jí)研究裝置,與托卡馬克、仿星器等磁約束裝置相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、可控性好、能自動(dòng)抑制等離子體的互換不穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)外已開展廣泛的實(shí)驗(yàn)研究,國(guó)內(nèi)正在計(jì)劃對(duì)其加以引進(jìn)。但關(guān)于它的核心部分—磁系統(tǒng)的電磁場(chǎng)分析、計(jì)算和設(shè)計(jì)的描述未見文獻(xiàn)報(bào)道。因此,本文從電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算和優(yōu)化設(shè)計(jì)兩方面入手,給出了磁系統(tǒng)各組成部分的磁場(chǎng)分布及電動(dòng)力的解析解、磁場(chǎng)空間結(jié)構(gòu)、相應(yīng)物理參數(shù)對(duì)磁場(chǎng)空間分布的影

2、響,完善了磁系統(tǒng)的部分物理參數(shù)的設(shè)計(jì),這對(duì)現(xiàn)有佳拉潔雅型磁約束裝置的利用及改進(jìn)具有重要意義。
　　本文首先分析了幾種常用的電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算方法,如數(shù)值積分法、有限差分法和有限元法,并給出了各自的使用方法及優(yōu)缺點(diǎn);研究了遺傳算法的原理及實(shí)現(xiàn)過程,為磁系統(tǒng)的電磁場(chǎng)分析、計(jì)算和物理參數(shù)的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。
　　其次,分析了佳拉潔雅型磁約束裝置的具體結(jié)構(gòu)及工作原理,給出了磁系統(tǒng)的組成部分及各部分物理參數(shù)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。研究了等離子體電流、壓

3、強(qiáng)、互換不穩(wěn)定性與磁場(chǎng)空間分布的關(guān)系,給出了理想磁場(chǎng)位形應(yīng)滿足的條件。以此為出發(fā)點(diǎn),對(duì)磁阱線圈的物理參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。將磁阱線圈的空間位置參數(shù)作為已知量,采用數(shù)值積分的方法計(jì)算了磁阱線圈的磁場(chǎng)分布、電動(dòng)力。使用有限元軟件分析了磁阱線圈安匝數(shù)的變化對(duì)磁場(chǎng)位形的影響。基于以上兩點(diǎn),建立了遺傳算法的目標(biāo)函數(shù),經(jīng)迭代尋優(yōu),得到了理想的磁場(chǎng)位形。
　　再次,給出了全等離子體通道線圈的磁場(chǎng)分布特點(diǎn),研究了線圈間距與軸線上勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)的關(guān)系,采用遺傳