KTX反場箍縮裝置的電磁測量系統(tǒng)研究.pdf

1、在科大一環(huán)KTX裝置中存在著很強的由等離子體電流和外在的導體產(chǎn)生的磁場，高溫等離子體的約束正是利用等離子體與磁場間的強烈相互作用來實現(xiàn)的。磁場的位形決定著等離子體的宏觀平衡及穩(wěn)定性等約束特性，而其空間分布及瞬間的變化規(guī)律則是了解等離子體運動規(guī)律的基礎(chǔ)，所以在KTX裝置等離子體狀態(tài)的研究中，磁場信息的獲得是必需的。對于KTX裝置宏觀的等離子體信息以及工程參數(shù)的獲得，電磁測量診斷系統(tǒng)是最基本和有效的方法。并且它在裝置的運行、等離子體的放電控

2、制以及物理診斷中都非常重要。利用電磁測量診斷系統(tǒng)可以得出以下重要信息:
　　a)宏觀的等離子體放電參數(shù)，例如等離子體電流、磁通和電壓等;
　　b)裝置的運行和主動控制系統(tǒng)參數(shù)，例如極向場和縱場線圈電流、切縫處的三維誤差場等;
　　c)等離子體平衡重建;
　　d)MHD和各種瞬態(tài)電磁現(xiàn)象的參數(shù)等。
　　本論文的主要工作就是完成KTX裝置的電磁測量系統(tǒng)的搭建。與其他的RFP裝置對比，不僅為切縫處誤差場控制的研究

3、提供了三維磁場信號，還為反饋控制系統(tǒng)的研究在復合殼的夾層中安裝了鞍形傳感器和相應(yīng)真空室內(nèi)壁的三維磁探針。除此之外，在真空室的內(nèi)壁與銅殼外壁對應(yīng)位置放置了3×46+1×22組測量極向磁場Bp和環(huán)向磁場Bt的二維探針，用來測量復合殼上的環(huán)向和極向渦流。磁探針包覆了整個真空室和銅殼，為三維等離子體控制的研究提供了平臺。完成了整個系統(tǒng)包含的測量磁場信號的磁探針、電流信號的羅氏線圈、局域磁場信號的鞍形傳感器、磁通信號的磁通線圈以及渦流信號的渦流探

4、針陣列等診斷種類的設(shè)計、標定、安裝和初步的實驗結(jié)果。
　　本論文另一部分的工作是電磁測量系統(tǒng)的其中一個應(yīng)用:利用復合殼上渦流的多級矩展開的方法來估算等離子體位移。在RFP中，另一個最基本和重要的診斷是等離子體電流重心位置（位移）的測量，對RFP裝置的運行和實驗有著重要的意義。只有等離子體處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，才能使高溫的等離子體脫離真空室壁，約束在磁場中。所以等離子體位移的診斷和控制是每個反場箍縮裝置實驗需要解決的基本問題之一。因為

5、等離子體位移的測量既是等離子體是不是已經(jīng)達到宏觀平衡狀態(tài)的一個判斷，也是裝置中反饋平衡控制系統(tǒng)中用到的產(chǎn)生位置偏差信號的來源，所以同樣十分重要。
　　利用渦流的多級矩展開法求等離子體位移是一種測量等離子體位移的新方法，也是KTX裝置上獨有的渦流探針陣列的一個重要應(yīng)用。通常情況下，都是利用邊界磁場“推測”出“內(nèi)部”等離子體電流的“主要”特征，而多級矩展開的方法，也是利用部分信息，由主要到次要，描述整個系統(tǒng)的宏觀特征，兩者思路吻合。本