中性束离子源实验平台80k V/50A/20ms高压电源设计分析与优化

高压电源是中性束加热用离子源束流引出的关键设备,其运行参数和性能直接决定引出束粒子能量和离子源引出效率。为了进一步提高中性束离子源实验平台高压运行参数和性能,重新优化设计并研制了80k V/50A高压电源的所有模块。首先介绍了80k V/50A高压模块电源的主电路拓扑结构和电源模块,运用仿真软件对高压电源主回路进行了充放电、打火保护仿真,仿真结果符合设计要求。最后,通过调试实验发现了电源模块存在空间绝缘不足、整流桥击穿、触发控制不响应等问题,进行了分析优化改进,完成了80k V/50A高压模块电源的升级研制。

HL-2M装置5MW-NBI加热束线偏转磁体研制

根据HL-2M装置5MW-NBI加热束线总体设计参数、注入器的部件空间布局、几何汇聚特点等,建立了基于8饼线圈的注入器偏转磁体3D模型。利用电磁场模拟软件CST Studio详细模拟了注入器的偏转磁体产生的偏转磁场分布,不同成份离子束的偏转轨迹。在模拟分析结果的基础上优化了偏转磁体的物理结构,完成了磁体的工程设计、加工和测试。偏转磁体的磁场测试结果表明,测试值与CST计算值的偏差小于±5%,达到注入器偏转磁体设计要求。

HL-2M装置NBI加热系统规划及束线研究进展

为满足HL-2M装置高约束模式及高参数实验需求,HL-2M装置规划3条中性束注入(NBI)加热束线,NBI加热功率为15MW。第1和第2条束线是基于正离子源的NBI加热束线,根据中后期高参数实验状态确定第3条束线采用正离子源或者负离子源。本文简要介绍了HL-2M装置的加热束线布局和系统设计概念,综述了基于4套80k V/45A/5s离子源的5MW-NBI中性束加热束线的设计参数及研制进展。在物理和工程可行性简要分析基础上,给出了采用2套200kV/12.5A/10s热阴极负离子源的2.5MW-NBI束线的概念设计、工程设计及技术研究进展。

HL-1M欧姆放电的电子能量约束定标律

通过电子储能的计算 ,编制出用于分析 HL - 1M电子能量约束定标律的数据库。用它与现有的欧姆能量约束定标律进行分析比较 ,结果表明 ,HL - 1M电子能量约束与 Alcator欧姆能量约束定标律的预测结果一致 ,能量约束饱和的密度值为 4 .8× 10 13 cm-3 。用标准回归分析给出了初步的 HL- 1M电子能量约束定标律 ,τe-reg E =2 .0 58n0 .78± 0 .0 2e T0 .79± 0 .0 4 e0 q0 .3 9± 0 .0 6a ,并分析了 HL- 1M欧姆电子能量约束与输运的关系。

HL-1M装置上的MSR系统的改进及中放研制

通过替换 2mm扫频外差接收机 (MSR)中老化的返波管 ,改进了MSR的高压电源和控制系统 ,研制了用于MSR的高增益、宽频带、低噪声中频放大器。给出了新返波管的频率输出、接收系统的频率响应、灵敏度的校准方法以及MSR调试、校准的结果 。

泡塑富集-硫代米蚩酮萃取微珠比色法在野外测金的应用

在野外交通不便和无电力条件下,应用泡塑富集-硫代米蚩酮微珠萃取比色法,实现了5～1200 ng／g 金的测定,结果与室内化学光谱法比较,无明金样品的相对误差可控制在60％以内,含明金样品的相对误差基本在100％-500％,可以满足化探找金及异常查证的要求。方法能有效地指导化探找金工作。

托卡马克实验数据的可视化时序处理软件开发

运用VBA在Excel中的编程,编制了托卡马克实验数据的时序处理软件。使HL 1M和HL 2A装置标准格式数据在Excel表中能被直接读取并进行图形显示;且能将Excel表格中的实验数据直接传递给MATLAB系统,从而输出多道时序图形。并在MATLAB独立环境下,开发了具有读取标准实验数据、进行图形显示、可视化界面及部分高级处理功能的软件系统。

地质灾害评价及防治技术研究

我国地震、滑坡、泥石流、山体崩塌等地质灾害频繁发生,它们不仅直接威胁人们的生命安全,还降低生活环境的质量。以西南地区为研究对象,分析了该地区地质灾害的构成及成因,并在对若干地区进行灾害评价的同时,提出了防治措施。

中国环流器二号装置及物理实验进展

随着世界人口、经济和工业技术的迅速发展，能源需求几乎成指数增长。有限的化石燃料（煤炭、石油、天然气等非再生能源）和人们对环境质量的日益关注，都迫使人类不断探索和开发新能源。

托卡马克等离子体能量约束定标律

本文阐述了托卡马克等离子体在欧姆加热、辅助加热（主要是中性粒子束加热）的Ｌ模式和Ｈ模式条件下的能量约束定标律。能量约束定标律主要分为经验的、半经验的和理论的定标律，目前经验的和半经验的能量约束定标律居多．第二部分给出了用于分析经验定标律的基本统计方法；第三部分描述了欧姆加热以及辅助加热Ｌ模式一些主要的经验定标律和理论定标律，并简单分析了这定标律的特点；

基于超级电容储能的中性束注入系统弧电源设计

弧电源是中性束注入加热系统中最关键的设备之一,它的性能决定了弧放电的稳定性及束流引出的品质。为提高弧放电稳定性,降低电网容量,减少对电网的冲击,弧电源拓扑设计采用了基于超级电容储能和开关电源技术的DC/DC变换器结构。利用多个IGBT功率模块并联工作,可提高电源工作频率,实现更快的动态响应速度。在详细分析电源工作过程的基础上,设计了滤波电路和电流快速转移电路,根据电源的要求和具体参数,由一阶RL电路的电流响应特性,精确计算出滤波电感的最小值。最后,利用Matlab对电源性能指标进行了仿真验证,结果表明电源性能完全符合设计要求。

HL-2A装置中性束离子源引出系统束流分析

在中性束离子源引出过程中,详细分析了引出束流的产生,这有利于得到更准确的引出功率和引出电极表面的热功率沉积情况。根据HL-2A装置中性束离子源引出电极的电连接方式和束流引出的物理过程,对离子源束流引出过程进行了分析,给出抑制极电流产生的主要来源。通过分析放电气压扫描实验中的结果发现:随着放电气压的增加,不同弧放电电流情况下抑制极电流均逐渐增加,且抑制极电流与引出电流的比值近似线性增加。针对引出离子束流经过引出电极的过程建立了物理模型。计算了抑制极电流与引出电流的比值与放电气压的依赖关系,计算结果与实验结果一致,验证了引出束流分析结果的合理性。

HL-2M装置5 MW中性束加热束线离子源放电室研制

为了给HL-2M装置建设一条5 MW中性束加热束线,开展了中性束加热用热阴极弧放电离子源放电室的研制。这条中性束束线包含4套80 kV/45 A/5 s离子源,放电室的设计指标为850 A/5 s。首先采用CST软件中的电磁工作室对特定几何结构的放电室会切磁场进行了模拟计算,得到了会切磁场分布,验证了会切磁场布局的合理性。针对放电室加工工艺和实验过程中局部拉弧等问题,对放电室结构进行了不断改进。放电室侧壁由40列会切磁体改为7圈环形磁体,阴极灯丝结构从灯丝板结构最终改为陶瓷可伐结构,并且在放电室和加速器之间增加了陶瓷屏蔽。在阴极板结构放电室和阴极陶瓷可伐结构放电室内都获得了正常的弧放电。最终定型的放电室采用周边7圈环形会切磁体和陶瓷可伐结构。在定型的放电室内达到了5 MW中性束束线离子源弧放电的指标。弧放电时间接近5 s,最大弧放电电流达到1 000 A。

HL-1M托卡马克边缘参数和雷诺胁强的径向分布

利用多组马赫 /朗缪尔探针测量了HL 1M装置刮离层和边缘静电雷诺胁强、等离子体极向旋转、径向和极向电场的径向分布。在低杂波电流驱动、超声分子束注入、多发弹丸注入和中性束注入实验中 ,给出了雷诺胁强和极向流的关系。结果表明 ,由于雷诺胁强的径向变化 。

基底附加应力计算中相关参数的取值问题探讨

勘察设计工作中,常需进行附加应力的计算,以便进行地基沉降量估算、软弱下卧土层承载力验算等。然而,现有规范、教材、手册、文献等,对基底附加应力的概念定义并不很统一,GB 5007-2011《建筑地基基础设计规范》对基底处附加应力计算中相关参数的取值并无具体条文解释和说明,给广大岩土工程技术人员在实际生产工作中造成了困扰。文章根据基底附加应力的术语定义和相关行业规范条文规定,对基底附加应力计算中相关参数的取值问题进行了探讨,提出对基底附加应力计算中相关参数的取值,当规范有具体条文规定时,应严格按规范条文取值;当规范无条文明确时,则应按相关参数的术语定义和工程设防中的不利原则进行取值。

HL-1M装置中的离轴电子回旋加热实验

在HL 1M装置上进行了离轴电子回旋加热实验。研究了电子温度的变化 ,等离子体密度对加热效果的影响 ,离轴加热条件下MHD锯齿的变化 ,波对m n =1 1模的影响及在与低杂波电流驱动共同作用下的各种实验现象。

HL-2A中性束离子源灯丝温度分布研究

介绍了HL-2A装置NBI系统的多极会切场桶式离子源灯丝电阻特性的实验结果,运用一维数值模型对灯丝稳态温度分布进行了数值计算。在不起弧时,计算了不同灯丝加热电流下的灯丝温度分布和对应的灯丝电阻。在起弧时,通过灯丝表面的等离子体鞘层近似,计算了灯丝电源输出电流为120A时不同弧流下的灯丝温度分布及灯丝电阻,给出了钨灯丝熔化对应的极限弧放电电流。最后,分析讨论了计算结果与实验测量结果的偏差。

低温泵用椰基活性炭材料的选择和比较

为了选择用于核聚变研究领域中在氢、氦气环境下的低温吸附泵所用的吸附剂,在初步筛选基础上,比对了4种椰基活性炭材料。采用扫描电镜对材料微观结构进行了扫描,用比表面积及孔径分析仪测定了等温吸附性能,最终获得了活性炭样本的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据;通过对实验结果的比对分析,为筛选适用于核聚变研究环境下低温吸附泵使用的吸附剂材料,提供了重要的实验数据。

HL-1M装置高气压分子束注入下边缘等离子体结构

在HL 1M装置的高气压分子束流注入加料实验中,利用提高注入口气源的气压来提高超声分子束流的速度和增加入射的粒子密度,从而改变了边缘电场、等离子体旋转速度和边缘静电雷诺胁强。利用马赫 郎缪尔探针组测量了HL 1M装置刮离层的边缘雷诺胁强、等离子体极向旋转、径向和极向电场的变化。实验结果表明:随着分子束流速度和粒子密度的增加,延伸了分子束流的注入深度,提高了注入速度和效率。

补充加料过程中逃逸电子的雪崩现象

在靶丸注入和超声分子束注入等补充加料期间 ,虽然等离子体密度骤然增加 ,但用五通道碘化汞探测器阵列及碘化钠探测器在此期间均测到很强的X射线辐射 ,且射线峰爆发时间与靶丸注入及超声分子束注入时间对应得相当好。用二次电子发射形成雪崩型逃逸电子理论解释了实验测量结果。