HT-7U第一壁材料在HT-7装置中的辐照实验研究

把为HT 7U装置开发的系列碳基面对等离子体材料及其比对样品安装在样品架上 ,通过磁力传送机构送入HT 7装置刮削层中进行辐照实验研究。经过若干次等离子体放电实验后 ,取出样品进行表面形貌、表面元素成分及深度分布的X射线光电子能谱分析。结果发现 ,碳石墨材料的掺杂改性和抗等离子体溅射腐蚀的B4

中国的超导托卡马克装置HT-7U用炭基面对等离子体材料的研究(英文)

聚变能作为一种潜在的替代能源 ,可以为将来提供清洁和无穷尽的能源供给 ,引起中国政府的高度重视。一项国家大科学工程“超导托卡马克HT 7U的建造”目前正在中国科学院合肥等离子体物理研究所实施。考虑到HT 7U将运行在高热负荷和近稳态的工作条件下 ,研究和选取面对等离子体候选材料就显得极为重要。中国科学院山西煤炭化学研究所和合肥等离子体物理研究所合作致力于HT 7U用炭基面对等离子体材料的研究和开发。本文主要介绍了聚变能的优点 ,有关聚变研究的一些基本概念如托卡马克 ,等离子体 ,面对等离子体材料 ,壁材料和等离子体间的相互作用行为等。给出了HT 7U用炭基面对等离子体材料的主要结果。

HT-7托卡马克中锂第一壁研究的先行试验

为了抑制等离子体杂质和减少粒子再循环,获得高品质的等离子体,HT-7超导托卡马克将进行锂限制器实验。为此需要在实验台上开展一些先行试验,以掌握锂材料操作的关键工艺;在加热和直流辉光放电下,借助光谱仪及膜厚仪得到温度与锂熔化、挥发、沉积之间的关系。实验表明在锂温度低于300℃的情况下,锂挥发不明显;从300℃到360℃,挥发速度逐渐加快;当锂温度高于370℃,锂挥发急剧增加。利用蒸发镀膜和直流辉光放电等离子体镀膜,在真空室壁沉积了约300nm的锂膜,装置真空明显改善,表明锂膜对各种气体有很强的吸附和抑制作用。实验表明锂是托卡马克装置第一壁的理想材料之一,可以用于抑制等离子体中杂质,降低氢同位素再循环,提高等离子体性能。采用锂作为HT-7限制器,有必要在安装过程中采用氩气保护,以避免锂的氧化,同时在实验期间应避免锂限制器温度过高,以防止锂的快速蒸发。

MDSplus在HT-7Tokamak聚变实验数据系统中的应用

HT-7是国家大科学工程的一个超导托卡马克装置,用于研究受控聚变反应。MDSplus作为实验数据系统的一部分,已成功地应用于HT-72004年春季聚变实验。该文叙述了Linux操作系统平台下的MDSplus在HT-7数据系统中的应用方案,论述了其技术实现细节,解决了MDSplus在多线程模式下不能安全进行数据操作的关键问题。实验表明,基于MDSplus的数据系统性能稳定,数据格式统一,为各国聚变专家进行数据分析、数据处理、系统诊断、结果共享、虚拟合作等奠定了良好的基础。

HT-7超导托卡马克装置真空系统参数的标定及分析

主要介绍HT 7超导托卡马克装置真空系统参数的标定和分析。在有无低温泵工作条件下 ,分别测量了HT 7真空系统对氢气、氘气、氦气和氮气的抽速曲线。分析包括器壁吸附等因素对HT 7真空系统不同气体抽速的影响。同时简单分析了在不同情况下 ,装置真空分布情况 ,为实现HT 7装置气体平衡提供参考。讨论和测量如何利用质谱计来分氦和氘。

HT-7等离子体密度反馈控制系统的研究

介绍了HT 7等离子体密度反馈控制系统 ,分析了影响等离子体密度控制的因素 ,改进了密度反馈控制方式 ,使控制系统密度反馈更为完整、规范 ,实现了控制系统从单纯的反馈控制向多功能转化。给出了在HT 7装置上的实验结果 ,并提出了进一步改进的措施。

CLAM钢、EUROFER97钢与钨在HT-7托卡马克中辐照后的表面分析

两种低活化马氏体钢(CLAM、EUROFER97)以及钨被放入HT-7托卡马克的刮削层中,以研究托卡马克装置中高温等离子体与低活化马氏体钢和钨表面的相互作用。通过SEM装置观察,发现某些样品的表面形貌发生了很大变化。低活化马氏体钢的表面起泡比较密集,钨的表面起泡比较稀少,且直径较大。在一些样品的表面,还观察到了等离子体灰尘以及明显的被等离子体冲击后的痕迹。另外,XPS分析发现样品表面的某些元素成分也发生了变化,而且处在托卡马克装置中不同位置处的样品,其表面硅的含量呈现出明显的规律性。

HT-7托卡马克中破裂等离子体放电对器壁放气的影响

未来托卡马克聚变反应堆中,等离子体破裂放电会使器壁释放大量的吸附气体,对燃料恢复、抽气系统设计、等离子密度控制等存在重要影响,在HT-7装置上破裂等离子体放电占总放电次数的10%左右,因此研究破裂放电对器壁出气的影响具有非常重要的意义。HT-7上初步的研究结果表明破裂放电时各气体成分分压峰值均高于正常放电,破裂后等离子密度出现上涨,在高密度破裂放电后密度涨幅主要在10%到70%之间,而在低密度情况下涨幅可以达到500%。并且破裂放电后,器壁气体的分压下降速率明显加快,表明破裂放电对器壁有很好的清洗效果,反过来干净的器壁对所释放出来的气体有很强的吸附能力。破裂放电对器壁出气的影响还同器壁的状态有关,硼化后破裂放电H的释放增加,而D的释放降低。在HT-7装置中,破裂放电后壁平均释放的粒子数约为5×1019个。高充气量下正常放电时壁的燃料滞留有饱和趋势,而破裂放电时未出现饱和趋势。

HT-7汤姆逊散射测量电子温度的相对论修正

简要介绍了在ＨＴ－７托卡马克上用激光汤姆逊散射法测量等离子体电子温度的方法。对 相对论产生谱峰蓝移的原因以及如何进行相对论修正进行了叙述。在考虑蓝移和不考虑蓝移两种情况 下，用相对论修正关系式给出了ＨＴ－７托卡马克两次放电的电子温度的空间分布。

HT-7U超导磁体导体摩擦系数的测定

HT 7U超导托卡马克的纵场磁体 (TF)和极向场磁体 (PF)都将采用3 8K超临界氦迫流冷却的CICC (CableinConduitConductor)。描述了HT 7U超导托卡马克CICC的摩擦阻力实验。实验采用常温的氮气作工质 ,雷诺数Re范围达到30 0～ 6 0 0 0。利用Katheder经验公式对实验的摩擦阻力系数进行了重新拟合 ,它与经验公式的计算结果存在一定的误差。给出了适于测试导体摩擦阻力系数的经验公式 ,以及导体在工作状态下的摩擦阻力损失。

HT-7U装置纵场线圈的稳态及瞬态传热分析

文章分析了 TH- 7U托卡马克核聚变装置在正常和非正常运行情况下产生的各种热负荷在纵场磁体上的热行为 ,给出了纵场线圈盒最严重部位上的温度分布云图 ,计算过程考虑了核热沉积、各种热传导、热辐射、涡流损耗热和迫流式超临界氦进行对流换热等过程。针对等离子体快速破裂时 ,在极短的时间内 ,其纵场磁体中产生的较大涡流损耗而引起的焦耳热对纵场线圈盒与超导磁体之间的热传递过程加以研究。该文采用国际上较为流行的有限元分析软件 COSMOS/ M进行计算 ,由于简化了纵场线圈有限元分析模型及真实情况下部分热流量的不确定性 ,所得结果较为乐观 ,但这些结果对 HT- 7U装置的工程设计仍具有重要意义。

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-7托卡马克实验装置上基于PLC控制的中性束诊断电源系统

文章介绍HT-7托卡马克实验装置上的中性束诊断电源系统的组成、结构,以及基于S7-300 PLC的逻辑控制系统。实验表明,该系统操作简单,性能稳定可靠。

核聚变实验装置HT-7U一维及二维辐射防护设计研究

主要介绍一维、二维中子输运程序ANISN ,DOT 3 5在核聚变实验装置HT 7U辐射屏蔽物理设计中的应用。计算和分析了该装置实验大厅内外中子注量 /能谱、γ注量 /能谱、中子剂量率、γ剂量率的空间分布 ,对屏蔽材料的选取及屏蔽层厚度进行了优化设计 ,为HT 7U装置的辐射屏蔽物理设计提供了建议性意见及理论依据。

HT-7装置新低杂波相控波导阵天线及其微波特性测量

介绍了HT 7装置新低杂波天线的结构。根据天线波导的特殊结构,设计了一些必需的测量器件(过渡波导和测量多结波导阵的波导 同轴转换器),并提出了新天线的测量方案,给出了测量结果及其功率谱计算结果。

HT-7分布式数据采集控制系统

在对现行HT-7数据采集系统分析的基础上,提出了一系列改造和升级方案,并建成了一个新的多种异构采集模式、高度自动控制模式的大规模分布式的数据采集控制系统。该系统已在2005年度HT-7托卡马克实验中得到了成功应用。

HT-7U装置极向场电源变流系统的研制

介绍了HT 7U极向场电源中所使用的变流系统,提出了一种新的四象限运行控制方法,解决了极向场电源设计和制造的难点。实现了15kA的有环流运行。

托卡马克HT-7U低温超导磁体的绝缘系统

主要介绍低温超导托卡马克HT-7U中磁体的绝缘结构,绝缘材料的特性,绝缘结构形成的工艺,绝缘层的电性能和力学性能等。

HT-7U真空室抽气窗口设计

HT-7U超导托卡马克装置是大型可控热核聚变实验装置,其内外真空系统是该装置的重要外部设备,内真空抽气系统为等离子体放电提供必要的清洁的真空条件,外真空系统为超导纵场线圈和极向场线圈及电流引线罐提供绝热真空。该文介绍了真空室及其抽气窗口的结构设计原则,根据装置运行的物理要求和抽气过程计算,设计组建了内外真空室的抽气机组,它们由主泵、预抽泵、前级泵、管道和阀门及其它附件组成,经试验运行表明,该设计是合理的。

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。