射频负离子源中性束关键参数监控报警系统研制

为有效解决射频负离子源实验运行中关键参数监控不集中、报警不及时等问题,设计并开发了基于实验物理与工业控制系统(EPICS)架构的射频负离子源中性束关键参数监控报警系统。通过Phoebus集成开发平台实现监控报警界面的开发,基于Channel Access(CA)协议和s7nodave设备驱动模块实现EPICS与LabVIEW、PLC的跨平台集成。系统目前已在射频负离子源测试实验中正常运行,实现对中性束注入关键参数的可视化实时监控、故障报警和故障追踪,为射频负离子源中性束实验的正常运行提供了可靠的保障。

CRAFT NNBI束源高温冷却水系统设计与分析

介绍了聚变堆主机关键系统综合研究设施(CRAFT)中负离子源中性束注入冷却水系统的初步设计以及热工水力分析,采用Flowmaster软件建立热工水力模型,采用PID控制实现精确的温度控制。仿真结果表明,温度、压降和温度控制精度满足供水温度150~200℃/温度精度±0.5℃的运行要求。研究结果将为NNBI冷却水系统热工水力分析和温度控制提供参考。

CFETR中性束注入系统概念设计

为了满足中国核聚变工程实验堆(CFETR)对等离子体加热和电流驱动的要求,从总体布局、束传输系统、束源系统三方面进行了中性束注入系统的概念设计。利用参数计算的方法,根据聚变等离子体的要求明确了中性束注入系统的性能指标和基本布局;利用束传输空间分布程序评估了束传输性能,确定了各功能部件的空间布局结构;在此基础上,确定了束源系统的性能指标和引出系统布局方式,结合当前研发进展,明确了束源的基本技术方案。由此完成了中性束注入系统参数指标、束传输关键尺寸、束源性能指标等设计要求,为后续工程设计奠定了基础。

EAST-NBI低温真空系统

为了产生并维持中性束生成与传输过程所要求的洁净真空压力分布环境,设计了全超导托卡马克核聚变实验装置"东方超环"(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)的中性束注入器(Neutral Beam Injector,简称NBI)的低温真空系统。对低温真空系统的总体布局、低温冷凝屏的结构设计、冷却方式与冷量供应、运行温度的确定等关键问题进行了详细分析。通过性能测试,验证了所设计的低温真空系统能满足EAST的NBI(简称EAST-NBI)对洁净真空压力分布环境的要求。

中性束注入器低温真空空间气体温度分布模拟研究

中性束的生成与传输过程需要真空梯度分布环境,准确掌握真空室内的真空度及其分布对中性束的调试和运行有非常重要的意义。受低温真空空间不同区域的器壁温度影响,真空室内空间气体温度具有特定的分布特性,该特性对准确测量并最终确定其真空度有关键性影响。本文基于Molflow软件模拟分析了全超导托卡马克中性束注入器(EAST-NBI)真空室内的气体分子碰撞频度和气体分子数密度分布,获得了真空空间不同区域的气体温度分布,为根据温度分布修正特定真空测量点的测量结果提供了依据,提高了真空度的测量精度。

射频离子源数据处理算法设计与分析

优质的算法是产生高品质数据处理模块的关键,数据处理模块作为长脉冲射频离子源数据智能分析与自动存储系统的主要构成部分,其性能表现直接影响到整个系统的智能化水平。本文在数据采集系统及长脉冲射频离子源数据智能分析与自动存储系统基本完备的基础上,针对长脉冲射频离子源在研制和测试过程中产生的大量脉冲型实验数据,通过统计得出数据的特性,设计和实现了"频域分析算法"。并将该算法应用于已在射频离子源测试台上测试使用的数据处理模块中,进行了可靠性检测及算法性能评估,最终达到了有效值准确获取、软件智能化水平稳步提升的目的。

CFETR中性束注入系统负离子束源概念设计

根据CFETR对NBI系统参数的需求,开展了CFETRNBI束源的概念设计,给出了束源的设计参数指标和总体设计方案。完成了大面积等离子体发生器和负离子加速器两部分的设计工作。

腹腔镜与开腹脾切除术治疗原发性脾肿瘤的临床效果比较

目的:比较腹腔镜与开腹脾切除术治疗原发性脾肿瘤的临床疗效。方法:回顾分析2011年1月至2019年12月收治的52例原发性脾肿瘤患者的临床资料,其中32例行腹腔镜脾切除术(腹腔镜组),20例行开腹脾切除术(开腹组)。对比两组手术相关指标、术后并发症、手术远期效果。结果:腹腔镜组与开腹组手术时间[(167.5±37.4)min vs.(123.3±34.2)min]、术后住院时间[(5.6±2.1)d vs.(8.6±2.7)d]、疼痛评分[(2.3±1.2)分vs.(5.4±2.1)分]差异均有统计学意义(P<0.05);术中出血量、术后进食时间、术后并发症发生率、手术远期效果差异无统计学意义。结论:相较开腹脾切除术,腹腔镜脾切除术治疗原发性脾肿瘤具有创伤小、疼痛轻、康复快等优点,是安全、可行的。

中性束注入加热下旋转和Z_(eff)对EAST中子出射影响的研究

为了判断中性束注入加热效果和研究等离子体宏观旋转和有效电荷数(Z_(eff))对中子出射的影响,结合实验数据,利用TRANSP模拟程序研究了EAST中性束注入加热时,等离子体旋转速度、有效电荷数Z_(eff)以及等离子体储能与中子出射率的关系。模拟结果表明,在能量为65keV、功率为2.89MW的中性束注入加热时,等离子体产生较大的旋转,旋转减少快离子热化时间,降低中子产额;有效电荷数Z_(eff)增加时,快离子投掷角散射增强,束靶反应减少,中子产额缩减。中子出射率随等离子体储能的增加而增加。

CFETR NBI控制系统概念设计

根据CFETR NBI系统运行需求,借鉴ITER和SPIDER控制系统设计经验和最新研制进展,参考CODAC设计思路,开展了CFETR NBI控制系统的概念设计,给出了控制系统总体设计方案和设计指标,并针对各功能单元开展了框架结构设计工作,可为CFETR NBI控制系统的工程设计提供技术支持。

射频负离子源分布式定时同步系统设计

为满足负离子源中性束注入系统对定时同步的功能需求,设计了射频负离子源分布式定时同步系统。通过精密时钟同步协议对中性束系统中的各子系统进行同步控制,建立统一的时钟基准。实现精准控制各子系统的投入时序以及运行时间,有效提高定时精准度,保证每炮实验完整有序进行。实验测试结果表明:目前同步控制精度控制在1μs以下,满足时序控制需求。

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明:弹头壳用钢在低硬度范围内(161～227HV0. 2),随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低(约11%),700℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢(223HV0. 2)中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700℃高温时摩擦系数可降低23%～34%,有效地减轻了Cr层磨损。

CFETR N-NBI验证样机恒温供水系统的设计

通过分析中国聚变工程实验堆(CFETR)的基于负离子源的中性束注入系统(N-NBI)验证样机中等离子体电极的工况,确定了其恒温供水的技术参数,设计出了CFETR N-NBI验证样机恒温供水系统。

射频负离子源数据管理系统设计

射频负离子源数据管理系统旨在管理中性束注入实验中产生的诸如信号数据、日志记录、图像记录等大量实验数据,以直观高效地展示实验运行进展。该设计选择NI(National Instruments)系列板卡实现数据采集、应用MDSplus(Model Drive Systemplus)的模型树和脉冲树作为存储结构、配套jScope软件实现波形绘制,解决了中性束注入系统调试运行过程中产生大量的数据管理困难问题,实现了稳态大规模数据实时处理和统一管理。

进气量对强流正离子源反向电子流的影响研究

分析了EAST-NBI离子源束引出过程中反向电子的产生及物理特性,对典型情况下的进气量对离子源的影响进行了计算和实验研究。实验结果发现,质子比受进气量影响较小,进气量与反向电子流呈明显正相关。

Analysis of the Cooling Water Temperature Rise of Accelerating Electrodes in EAST Neutral Beam Injector Beam Extraction

Neutral beam injection is recognized as one of the most effective means of plasma heating.The preliminary data of beam power deposition in different electrodes during beam extraction are obtained on the EAST neutral beam injector test stand.The measurement of the cooling water temperature rise of accelerating electrodes is reported.The data given can guide the optimization of beam extraction parameters and decrease the damage to the accelerating electrodes following long pulse beam extraction.

Preliminary Experimental Study of Ion Beam Extraction of EAST Neutral Beam Injector

Neutral beam injection is recognized as one of the most effective means for plasma heating.The preliminary data of ion beam extraction is obtained on the EAST neutral beam injector test-stand.Beam extraction from the ion source of EAST-NBI is verified by measuring the beam current with a Faraday cup and by analyzing the results obtained by means of water calorimetric measurement on the temperature rises of water cooling the accelerator electrodes.

CFETR中性束注入实验数据绘制分析系统开发

射频负离子源中性束注入实验过程中会产生百兆量级的实验信号、日志文件等数据。为了解决系统目前存在的实验数据存储效率低、不支持实时绘制等问题,并解决将来3600 s长脉冲实验数据的绘制问题,设计开发了中性束注入实验数据绘制分析系统。新系统采用国际聚变领域通用的MDSplus数据库,以数据分段管理实现数据存储模块设计,以Winform框架实现数据绘制模块界面设计,配合套接字、多线程等技术实现多种绘制功能。经大量测试,MDSplus数据文件的压缩率能够达到16%。绘制软件在实验平台上运行稳定、功能全面,实时绘制、重采样绘制和对比绘制等功能平均所需时间均在1000 ms以内。测试结果表明,该系统能够实现大量实验数据的实时绘制和分析,且适用于大部分需对大量浮点数据进行分析的应用场景。