CAT-1超导磁悬浮系统的平衡分析与永磁实验装置设计

天环一号(CAT-1)是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。本文根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求,采用线电流简化模型,基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法,完成了超导磁悬浮系统的平衡稳定分析,给出了参数设计结果;初步设计出简化的永磁悬浮实验装置,用于检验超导磁悬浮系统稳定性及参数可靠性。结果表明:对于CAT-1装置的悬浮磁体1200 kg、电流5 MA、悬浮距离2.0 m设计目标,托举线圈半径最优值为1.7 m,相应的电流为3.49 kA,为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制,平衡点附近工作区域应限制在垂直位移Δz<0.1 m、水平位移Δer<0.05 m、倾斜角位移Δα<π/24;分析了TSR线圈对悬浮线圈的影响,计算显示TSR与悬浮线圈产生对向漂移,漂移幅度与径向位置有关,同时TSR线圈侧原本闭合磁力线被破坏,造成输运粒子损失;采用1.5 kg永磁完成了悬浮实验装置概念设计,分析表明永磁体与托举线圈间距0.1 m,铜导托举线圈电流895 A,满足控制对响应速度的要求。

从纳米偶极子光伏器件到偶极子半导体器件

介绍了纳米偶极子光伏器件的发展历史和现状,阐述了在这种新型光伏器件中观察到的非经典行为,即开路电压可受外电场控制而改变的现象,并将之与铁电光伏器件、压电光电子器件、含有光诱导偶极子场的有机光伏器件和量子点光伏器件等进行比较,提出了偶极子场半导体器件的概念。期望从更广义的范围涵盖结场型器件和非结场型偶极子器件,为促进光伏发电领域更多的创新提供思路。

偶极场磁约束聚变装置性能特征及研究现状

偶极场磁约束聚变等离子体研究源自宇宙星球磁层等离子体物理研究,是一种与托卡马克、仿星器等理论基础及磁约束原理有重大区别的新途径。偶极场聚变最大优点是:结构简单、等离子体不破裂、极高比压(大于100%)等,这些特性表明偶极场聚变可望用于建造稳态运行、无氚自持和14 MeV中子等先进聚变堆。本章介绍了目前美国MIT和日本东京大学分别建造的LDX和RT-1两个偶极场聚变物理装置取得的新实验进展,分析了其理论和实验经验。针对我国基础科研发展战略需求,提出开展偶极场聚变等离子体基础物理及实验装置建造的国家支持建议。最后简要介绍了江西省科技厅重点研发项目支持的CAT-1偶极场聚变大科学装置培育项目情况。

天环一号偶极场磁约束实验装置悬浮线圈的初步设计及分析

基于天环一号(CAT-1)装置的总体要求,对Nb_(3)Sn低温超导及REBCO高温超导悬浮偶极场线圈结构和参数进行了初步设计。采用有限元分析软件的计算结果表明,悬浮线圈所选取的大半径0.5m、小半径0.25m,其载流分别为5.0MA和6.5MA等设计参数,在结构和工程上是可行的。该参数可提供12.7T和14.8T的最大背景磁场强度,能满足装置物理实验要求。

离散余弦型线圈结构的二极场应用研究

介绍了粒子加速器中超导二极试验磁体中离散余弦型(DCT)超导线圈的电磁设计、线圈制作和验证测试过程。

CAT-1悬浮偶极场超导环平衡稳定分析

天环一号(CAT-1)是国内首个采用磁悬浮偶极场磁体设计的磁约束等离子体装置。根据CAT-1装置总体目标和参数设计要求,采用线电流简化模型,基于矢量磁场、力学平衡及动力学等方法,对悬浮磁体稳定性进行了分析计算,给出了装置悬浮磁体、托举线圈和状态调节线圈的总体尺寸、空间位置与布局、电流、重量、特征稳定性能及作用关系等设计参数。结果表明:对于CAT-1装置的悬浮磁体1200 kg、电流5 MA、悬浮距离2.0 m设计目标,托举线圈半径最优值为1.7 m,相应的电流为3.49 kA,为实现对悬浮磁体偏移运动的有效阻减及控制,平衡点附近工作区域应限制在|Δz|<100 mm、|Δer|<50 mm、|Δα|<π/24。

铁电半导体耦合光伏器件的历史与最新进展

本文介绍了新型铁电-半导体耦合光伏器件的发展历史和现状,阐述了所观察到的非经典行为,即开路电压在直流偏置电场控制下的迟滞的现象.将之与含有光诱导偶极子场的有机光伏器件和量子点电池、压电光电子器件、铁电光伏器件、钙钛矿电池等进行比较,发现偶极子极化电场在多种光伏器件中均存在,甚至可能起到主导作用.因此,提出了偶极子场半导体器件的概念,期望从更广义的范围涵盖结场型器件和非结场型偶极子器件,为促进光伏发电领域更多的创新提供思路.