J-TEXT托卡馬克裝置隨機擾動磁場系統(tǒng)的建立.pdf

1、外加隨機擾動磁場是研究托卡馬克等離子體約束與輸運的一種有效的手段。它可以打開最外層磁面，影響邊界粒子和能量的輸運；還可以誘發(fā)磁島，甚至可以誘導(dǎo)鎖模、驅(qū)動等離子體轉(zhuǎn)動，從而改善約束等。國內(nèi)外很多托卡馬克裝置都曾開展或正在開展外加擾動磁場與等離子體相互作用的相關(guān)研究，并在輸運與約束方面取得了一系列的成果。ITER也計劃采用擾動場線圈來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，目前正在開展放

2、電試驗。根據(jù)裝置的結(jié)構(gòu)特點和相關(guān)物理實驗的需要，在J-TEXT上需要外加（m，n）為（3,1）、（2,1）主導(dǎo)模式的擾動磁場來與等離子固有的2/1模和3/1模產(chǎn)生共振效果，用來研究鎖模和輸運。為此我們需要完成一套擾動磁場的線圈系統(tǒng)、電源系統(tǒng)及其控制保護系統(tǒng)。
　　 本文詳細計算分析了TEXT-U裝置（J-TEXT裝置的前身）隨機擾動磁場單個擾動線圈產(chǎn)生的磁場分布及模式。根據(jù)二維傅里葉變換的疊加性質(zhì)，J-TEXT裝置在TEXT-U

3、裝置隨機擾動磁場線圈的基礎(chǔ)上增加了兩個擾動線圈，新加工的線圈與原有的線圈在大環(huán)上對稱分布，以便更好地產(chǎn)生（m，n）為（3,1）、（2,1）等各類模式的擾動磁場，最大電流7.5kA時，擾動磁場的平均值約為2*10-4BT。根據(jù)隨機擾動磁場線圈的供電需求，實現(xiàn)了一種基于電容儲能的脈沖電源系統(tǒng)及其控制、保護系統(tǒng)。電源系統(tǒng)采用了斬波與續(xù)流結(jié)合的方式，先通過低壓單相不控整流對主電容充電，實現(xiàn)能量的存儲；再通過斬波器及續(xù)流回路實現(xiàn)對負載電流波形的成

4、形，提供所需要準梯形電流波形，最大幅值可達7.5kA，50ms平頂。主電容的最大儲能可達1.7MJ，一次輸出功率峰值可達2MW以上。控制與保護系統(tǒng)采用了軟件與硬件相結(jié)合的方式。硬件系統(tǒng)以工控機為核心；軟件系統(tǒng)以QNX嵌入式操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺。本文結(jié)合電源及其控制系統(tǒng)對電源系統(tǒng)進行了仿真。通電試驗結(jié)果證實，仿真結(jié)果和試驗運行結(jié)果比較一致，從而指導(dǎo)和保障了J-TEXT裝置隨機擾動磁場電源系統(tǒng)的安全可靠運行。
　　 本文完成了J-TE