用于托卡马克磁场测量的金属霍尔探测器的研制

金属霍尔探测器被认为是未来磁约束聚变堆磁场测量的重要工具之一。介绍了金属霍尔探测器系统的研制,包括测量原理、探测器制作工艺、电子学系统研制、标定系统建设及测试结果等。采用金属铋作为霍尔材料,有源区厚度为100nm,放大器的放大倍数为2000~200000倍。测试结果显示,当待测磁场在3mT以上时,系统的测量精度优于±1%,可以达到磁探针的标定精度,能够满足托卡马克装置的磁场测量要求。

HL-2M装置磁测量系统设计及初始放电实验结果

介绍了HL-2M装置上满足等离子体放电的磁测量系统的物理设计,主要包括磁探针、磁通环以及电流测量系统的设计。通过HL-2M装置典型的放电位形参数对磁探针的极向布局、有效面积,磁通环的极向布局以及测量等离子体电流的罗氏圈互感值进行了初步设计。目前,HL-2M装置已经完成初始等离子体放电。各个子系统均能达到其测量目标。

HL-2M装置磁探针研制

介绍了HL-2M装置磁探针的研制,包括有效面积和极向布局的设计、骨架加工和探针绕制、有效面积和频率响应的标定以及定位安装。通过提高加工精度、有效面积的标定精度和定位安装精度,保证了磁探针系统的测量精度。目前,已经在HL-2M装置上完成了两组极向阵列的安装。

HL-2M装置磁测量传感器的定位安装

通过数值计算评估了HL-2M装置磁测量传感器安装精度的要求,其中磁通环坐标(R,Z)的安装偏差要求达到±2.0mm以内,磁探针的(R,Z)偏差要求在±1.0mm以内、角度偏差在±0.1°以内。定位安装采用高精度激光跟踪仪和关节测量臂结合,设备定位精度在±0.3mm。根据不同种类的磁测量传感器的定位安装特点,优化设计了包括磁通环、磁探针阵列、逆磁同心圆等的定位结构,将HL-2M磁测量传感器的安装精度控制到在±0.5mm水平。

HL-2M装置磁测量积分器设计

在核聚变实验中,积分器是还原微分信号的基本手段,低漂移积分器系统的研制是托卡马克实验中的重要环节。介绍了用于HL-2M装置磁测量的低漂移积分器系统。通过模拟与数字补偿相结合的方法减小漂移,提高了信号间的测量精度。性能测试显示,积分器输出漂移小于2m V/15s,积分时间常数精度优于0.3%。该积分器应用于HL-2M装置实验,满足磁测量系统的测量需要。