托卡马克高约束稳态物理的探路者——东方超环

人类已经在实验室通过托卡马克装置实现了10MW量级的可控氘氚核聚变反应,磁约束聚变研究进入到了实验堆时代。托卡马克高约束稳态运行成为开发商用聚变能的关键。中国全超导托卡马克装置(东方超环,EAST)瞄准国际热核聚变实验堆(ITER)和未来聚变堆稳态运行的需求,在前沿稳态物理研究中获得重要进展,率先演示了托卡马克高约束稳态模式的长脉冲运行,为ITER运行和未来聚变堆设计提供了重要参考。

强磁场托卡马克环向场线圈应力缓解研究

针对强磁场托卡马克环向场(TF)线圈应力过大、结构材料难以承受的问题,根据静水应力原理分析了通过外部承压结构来降低TF线圈内腿应力的有效性。采用COMSOL有限元软件开展模拟,研究了液氮冷却强磁场铜导体托卡马克外部承压结构在不同厚度下TF线圈磁体应力的降低程度;对比了铍铜合金和无氧铜作为导体材料所需要的外部承压结构的厚度和体积。

加快中西部中等职业教育基础能力建设

目前，中等职业学校基础能力仍然薄弱，生均办学指标偏低、办学经费紧缺、优质资源不足、骨干示范学校偏少、专业建设和实训基地建设滞后，加上观念差异，造成社会认可度不高，中职招生困难、人才培养质量不高，影响中等职业教育的发展。尤其在中西部地区表现较为明显，需要加快发展、加速推进。

EAST装置的磁探针设计

介绍了EAST装置中磁探针设计中的结构、安装位置、匝面积的标定、幅频响应,并给出了该磁探针的标定误差和Mirnov线圈幅频响应特征图。两轮EAST放电试验表明,电磁测量的信号满足装置运行和等离子体控制的需要。

HT-7U石墨材料在HT-7超导托卡马克装置的先行实验

通过对 1种新型石墨材料进行等离子体轰击实验 ,近似计算出材料的热导率大约为 70W /m·K ,石墨可以承受高达 2 41MW/m2 的能流密度 (实验中最大值 )。模头位置及波加热条件下 ,石墨受等离子体轰击程度的不同 ,主要与轰击粒子能量有关。在等离子体能量梯度方向改变石墨位置比增加等离子体能量更易达到大的能流轰击。石墨材料的抗轰击能力及抗溅射能力都比较好 ,在长时间等离子体轰击情况下 ,由石墨材料产生的杂质足够低 ,不影响等离子体放电 。

HT-6M托卡马克限制器前H_α谱线型分布的测量

利用多道光学分析仪（ＯＳＭＡ）测出了ＨＴ－６Ｍ托卡马克限制器前Ｈα谱线型分布，并从线型分布得到中性氢原子能量分布，分析了发生在边界的原子、分子过程。通过拟合Ｈα谱线型分布的远翼，由多普勒展宽求出等离子体离子温度。

EAST中高精度长时间积分器系统的研究

研究积分器系统优化设计问题。采用积分器对感应式线圈的输出微分信号进行积分,由于存在零点漂移和地线电压差带来的误差,积分误差导致积分器不能长时间工作。如何减少积分误差,是设计长时间积分器的难点。针对以上两种积分误差,提出一种新型的积分误差补偿型积分器,采用基本积分电路对信号的输出信号作为补偿量,对积分误差进行实时补偿。针对积分器的运算关系及误差,采用软件OrCAD PSpice对新型积分器进行了仿真,仿真结果表明,设计电路用于全超导托卡马克实验装置东方超环装置(EAST)中,可以有效消除积分误差,具有低漂移和高精度的特点,满足东方超环装置EAST的实验要求。

HT-7中长时间低漂移模拟积分器的研制

电磁测量是托卡马克装置中最基本的诊断方法,通常利用磁感应原理来测量HT-7装置内部磁场和磁通,因此需要用积分器对磁测量的输出信号进行积分。讨论了单运放模拟积分器的特点,提出了利用实时积分漂移补偿的方法设计新型积分器,解决了积分过程中积分器本身的等效输入偏移量、温度漂移及地噪声等带来的积分误差。给出了系统原理和设计框图,并在HT-7超导托卡马克的实验中,验证了该积分器能够满足等离子体长时间放电对积分器在积分精度和噪声精度上的要求。

斩波式低漂移长时间积分器

通过对托卡马克中模拟积分器积分误差的分析,设计了一种由数字信号处理部件动态抑制这些误差的斩波式积分器,并在实验中获得了长时间、低漂移的积分效果。

基于电压频率转换器的隔离式长时间积分器

输入误差会随积分时间产生累积的误差特点使得长时间低漂移积分器成为磁测量系统的设计难点,为了提高长时间积分器的精度和满足实验现场环境需要,利用电荷平衡式电压频率转换器(VFC)内部的微型积分器,替代由分立元件构成的模拟积分电路,设计一种高隔离度的长时间积分器。对具体的系统算法、设计方案及误差来源作了详细的描述和分析,并在最终的设计中获得了长时间低漂移的积分效果。

HT-7托卡马克装置上微波辐射测量研究

15道组成的电子回旋辐射温度测量系统,已安装在HT 7装置上,可以测量98GHz^124GHz来自于HT 7托卡马克等离子体的电子回旋辐射波的强度,从而获得电子温度。和其他电子温度诊断,如软x射线能谱记数,汤姆逊散射诊断以及边界静电探针相比,具有较好的时间分辨并可以给出电子温度分布。实验结果显示,在欧姆放电条件下,可以给出电子温度的时间演变,并在大于1. 8T的纵场条件下,给出等离子体电子温度的分布。

用MONTE CARLO方法计算托卡马克装置的中性氢原子密度分布

简要描述了计算托卡马克中性氢密度分布的ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ 方法。计算了ＨＴ６Ｂ、ＨＴ６Ｍ装置的中性氢原子密度分布，与实验结果进行了比较。

EAST超导托卡马克装置逆磁线圈设计

介绍了EAST托卡马克逆磁线圈加补偿线圈的逆磁测量。该方法的优点是补偿线圈有效地消除了纵场线圈产生的磁通变化,而调节机构能降低来自极向场的误差信号。详细地叙述了逆磁线圈工程设计中考虑的材料选择和结构设计对逆磁线圈的影响。最后给出了次测量系统的误差分析。

HT-7超导托卡马克上时间分辨中子注量率测量

本文介绍了HT 7超导托卡马克上的时间分辨中子注量率测量系统。在高参数放电状态下,计算得到中子产额在108 s-1量级,在靠近装置边上的中子注量率处于 102 cm-2 ·s-1 量级,因此,选择 BF3正比计数管作为探测器。经过多次实验,测量系统运行稳定可靠,测量得到的中子注量率和估算得到的中子注量率在误差范围内一致。

EAST极向场电源电流检测系统中新型积分器的设计

超导托卡马克聚变实验装置(EAST)极向场电源为极向场超导线圈供电,实现各种不同要求的等离子体位形和不同运行模式下等离子体的产生、加热、平衡以及控制。为了检测极向场电源系统中变流器的电流,本文设计了由具有低漂移特性的新型积分器和具有电磁感应功能的罗柯线圈组成的电流检测系统,可获取与检测电流成正比的电压信号,用于计算极向场电源系统参数并诊断故障。作为电流检测系统的核心部分,新型积分器具有低误差、低漂移、高信噪比、输入输出电气隔离等优点。目前已成功设计安装100路积分器,可在极向场电源系统中同时检测多个测试点的电流。

HT-6M托卡马克电荷交换复合辐射的测量

利用光学多道分析仪和单道近紫外系统分别测量了ＨＴ－６Ｍ托卡马克ＣⅥ（２０７．１ｎｍ）谱线线形分布和时间行为。

HT-6M杂质通量和杂质循环

利用多道光学分析仪和可见多道光谱探测系统测量了ＨＴ┐６Ｍ两种主要杂质的朝内的通量，分析了它们产生的机制和循环途径。

氢原子能量分布和分子过程

利用多道光学分析仪（ＯＳＭＡ）系统进行了高分辨率的Ｈα的测量，从Ｈα线型分布直接得出氢原子的能量分布，由能量分布可知发生在等离子体边界的原子、分子过程是离子在限制器表面中性化后的反射。

HT-7积分器系统的定时触发模块设计与实现

本文设计一种积分器系统中的定时触发模块,详细介绍用单片机和晶体管设计定时触发模块的设计思路、硬件结构和软件设计等方面的内容。该模块为积分器系统提供精确的可调积分定时时间,且触发准确、驱动能力强。定时触发模块提高了积分器系统的可靠性和适用范围,满足HT-7实验要求。

具有软件模拟FIFO缓冲区的串口通信模块设计

本文通过介绍嵌入式处理器串口通信的特点,针对RAM空间有限的小系统,提出了一种具有软件模拟FIFO缓冲区的串行口通信模块,并详细说明了模块设计的方法。