J-TEXT誤差場(chǎng)及鎖模解鎖的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、理想的托卡馬克磁場(chǎng)位形是由環(huán)向和極向磁場(chǎng)組成的二維結(jié)構(gòu)，由于托卡馬克磁場(chǎng)線圈形狀的變形和安裝位置的偏差等原因會(huì)產(chǎn)生徑向磁場(chǎng)形成三維結(jié)構(gòu)，這種徑向磁場(chǎng)通常被稱為誤差場(chǎng)。誤差場(chǎng)的存在將阻礙撕裂模（磁島）的轉(zhuǎn)動(dòng)，容易導(dǎo)致等離子體撕裂模轉(zhuǎn)動(dòng)停止形成鎖模，降低等離子體約束性能甚至誘發(fā)大破裂，對(duì)托卡馬克裝置的危害極大。如果能在撕裂模鎖模期間，通過(guò)外加手段驅(qū)動(dòng)磁島重新旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)撕裂模鎖模解鎖，將會(huì)避免鎖模破裂或者延緩破裂，這對(duì)托卡馬克裝置甚至未來(lái)聚變

2、堆都有很重要的意義。
　　外加的共振擾動(dòng)場(chǎng)會(huì)對(duì)磁島產(chǎn)生一個(gè)周期性的電磁力矩，該力矩的作用趨向于減緩磁島與擾動(dòng)場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，讓磁島鎖在外加擾動(dòng)場(chǎng)上。當(dāng)撕裂模被誤差場(chǎng)鎖模后，及時(shí)施加合適相位的外部轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)，磁島可能跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)重新旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)撕裂模鎖模解鎖，進(jìn)而阻止或延緩等離子體鎖模破裂的發(fā)生。本文以J-TEXT托卡馬克裝置為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)其誤差場(chǎng)的來(lái)源進(jìn)行了分析和補(bǔ)償，開(kāi)展了轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)鎖模解鎖的實(shí)驗(yàn)研究。
　　論文在實(shí)驗(yàn)上利用

3、擾動(dòng)場(chǎng)相位掃描鎖模閾值和穿透閾值等方法獲得了 J-TEXT裝置誤差場(chǎng)的大小和相位。在J-TEXT裝置典型放電條件下（Ip=160kA，Bt=1.6T），誤差場(chǎng)的大小和相位分別為0.84Gs和256.1°。利用解析計(jì)算和Ansys仿真等方法，對(duì)J-TEXT裝置誤差場(chǎng)的來(lái)源進(jìn)行了分析，結(jié)果表明縱場(chǎng)線圈的安裝偏差和引線接頭可能是J-TEXT裝置上誤差場(chǎng)的主要來(lái)源。根據(jù)所測(cè)得誤差場(chǎng)的大小和相位，利用外加擾動(dòng)場(chǎng)對(duì)裝置誤差場(chǎng)進(jìn)行了補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)研究，獲

4、得了很好的補(bǔ)償效果。
　　論文還利用轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)開(kāi)展了鎖模解鎖的實(shí)驗(yàn)，研究了磁島解鎖對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)頻率、幅度以及磁島寬度等參數(shù)的依賴關(guān)系。鎖模解鎖的過(guò)程包括振蕩和解鎖兩個(gè)階段。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)的幅度較小不足以驅(qū)動(dòng)磁島轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁島將在被鎖住的相位附近振蕩；當(dāng)外加擾動(dòng)場(chǎng)的強(qiáng)度足夠強(qiáng)時(shí)，磁島能夠完成一個(gè)完整的2π周期振蕩，將實(shí)現(xiàn)鎖模解鎖。論文還從數(shù)值模擬的角度給出了與實(shí)驗(yàn)一致的結(jié)果。
　　另外，為了提高轉(zhuǎn)動(dòng)擾動(dòng)場(chǎng)的強(qiáng)度，本文探索了一種通過(guò)