J-TEXT托卡馬克等離子體破裂電磁能量處理系統(tǒng)研究.pdf

1、托卡馬克等離子體破裂時，巨大的電磁能量和內(nèi)能快速耗散作用在裝置上，通常會對裝置產(chǎn)生很大的沖擊和破壞，因而破裂防護是必須解決的問題。J-TEXT正在開展一種全新的基于等離子體破裂電磁能量轉(zhuǎn)移的破裂防護方法研究，而能量處理系統(tǒng)是這種全新的破裂防護方法必不可少的部分，將直接影響能量轉(zhuǎn)移的效率，進而影響破裂緩解的效果。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴根據(jù)J-TEXT轉(zhuǎn)移出來的能量特征及對能量處理系統(tǒng)需求，設(shè)計了能量處理系統(tǒng)方案。能量處理系統(tǒng)主

2、要包含四個單元，即基于氧化鋅壓敏電阻的能量吸收與過電壓保護單元，以保護能量轉(zhuǎn)移系統(tǒng)；基于脈沖電容器的能量吸收儲存單元，以儲存轉(zhuǎn)移出來的等離子體破裂電磁能量；電阻耗能單元，作為能量吸收儲存單元故障時的備用處理單元；能量逆變回饋單元，以將儲存在電容中破裂電磁能量回收再利用。⑵根據(jù)能量處理系統(tǒng)方案，分別對各單元展開了研究。建模分析了等離子體破裂過電壓產(chǎn)生原理，設(shè)計及研制了能量吸收與過電壓保護單元，并在J-TEXT上進行了實驗測試并取得良好的效

3、果，過電壓可有效限制在330V以下。在仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計及研制了脈沖電容儲能單元，并在J-TEXT裝置上做了實驗測試，轉(zhuǎn)移出來的電磁能量可達總破裂電磁能量的27.9％，儲存能量可達14%。在仿真研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計及研制了電阻耗能單元，并在J-TEXT裝置上進行了實驗測試，通過電阻耗能單元的處理，轉(zhuǎn)移出來的電磁能量可達總破裂電磁能量的43.4%。設(shè)計了逆變回饋單元方案，并利用PSIM軟件進行了仿真研究，從而為下一步的實驗測試提供指導(dǎo)。