EXL-50U球形环中快离子磁场波纹损失的优化模拟研究

EXL-50U装置高参数等离子体的实现对中性束注入(NBI)加热的依赖非常敏感,期望NBI快离子约束良好并通过碰撞慢化把能量传给背景等离子体.本文基于集成模拟给出的平衡位形、快离子分布和装置波纹度数据对快离子波纹损失开展了模拟研究.发现快离子波纹损份额约为37%,局域热斑约0.6 MW/m2,对装置实验运行来说不可接受.其优化方案包括移动等离子体位置和加FI(铁素体钢插件)降低波纹度,增大I_(p)(等离子体电流)以及优化NBI角度.结果显示必须控制波纹度分布且增大I_(p)到600 kA以上,才能使快离子损失降低到3%-4%,局域热斑降低一个量级.本文总结了装置设计时快离子波纹损失评估的方法,包括相空间快离子分布和波纹损失区重合度,全要素慢化时间尺度粒子跟踪.还总结了降低波纹损失的工程和物理途径,为集成模拟迭代优化和装置运行提供模拟支持。

球形环研究概述

球形环是一种先进的磁约束核聚变研究装置 ,它保留了传统托卡马克装置的许多特点 ,比如说封闭磁面系统 ,中等旋转变换磁力线和好的等离子体约束性能等 ,同时又有低环径比 ,低纵向磁场 ,从而具有结构紧凑 ,造价相对低廉等优点 ,是有潜力的磁约束核聚变途径之一。概述了球形环的装置、实验。

磁约束聚变的进展与球形环

自１９９１年１１月以来，从ＪＥＴ、ＴＦＴＲ和ＪＴ－６０Ｕ装置的氘－氚聚变系统运行中所获得的有价值的成果表明，现已有能力研究和设计ＩＴＥＲ和先进的托卡马克型聚变堆．ＩＴＥＲ分两个阶段的设计活动（ＣＤＡ、ＥＤＡ）可于１９９８年７月完成，其中包括安全分析及实验评估在内的聚变动力堆的设计全过程．但昂贵的建造费用已成为ＩＴＥＲ进一步开发的主要矛盾，一种改进型托卡马克——球形环有可能会解决这个问题，主要借助于最小尺寸和简化结构来降低费用．文中描述了动力、实验球形环和混合堆的特征与初步参数．

国家球形环实验的物理设计

国家球形环实验（ＮＳＴＸ）的任务是通过产生高βｔ等离子体来证明球形环物理原理；此等离子体是非感应维持的，其电流分布是稳态的。ＮＳＴＸ将是第一批运行于高功率（Ｐｉｎ达到１１ＭＷ）以产生高βｔ（２５％－４０％）、低碰撞性、高自举电流份额（≤７０％）放电的超低环径比环（Ｒ／ａ≤１．３）装置之一。将采用射频和中性束加热及电流驱动。ＮＳＴＸ将建造得具有足够的位形灵活性。

高炉余压回收透平机静叶和球形环的补焊

针对高炉炉顶余压透平机静叶和球形环的损坏原因进行了详细分析,阐述其相应的处理措施,介绍了透平机静叶和球形环的修复及补焊的方法。

球形环体积中子源中心柱的替代设计方案

对于体积中子源，球形环型装置是主要候选方案之一。这个装置的常导磁体系统的特征是苛刻的运动条件：高水平的辐照、欧姆加热和电磁负载，这是为什么把更多的注意力放在中心柱的原因。ＣＰ是单匝环向场线圈的内侧部分。发展了一种考虑到技术可行性的ＣＰ替代设计方案。ＣＰ由芯体和两个用压力配合安装在芯体两端上的扩展部分组成。芯体由一根棒和同轴管装配而成，并且每个扩展部分由依次放在芯体上的同轴管组成。

球形环体积中子源的高热通量部件的一些工程状况

考虑了对球形环体积中子源的高热通量部件的两方面的状况：第一壁材料和设计，以及偏滤器表面铍护瓦的原位修复的可能性。本文讨论和比较了不同的第一壁设计方案和铍沉积技术。

球形环体积中子源的中心柱的机械设计研究

本文描述了基于球形环的体积中子源（ＳＴ－ＶＮＳ）的中心柱（ＣＰ）的机械和热力设计问题。目的是为用于聚变装置的核技术的发展以及包层设计的审核提供了个试验台。如文中所给出的，随着物理和工程设计的假设条件从适度水平提高到较高水平，ＶＮＳ能够分阶段在０．５－５．０ＭＷ／ｍ＾２的中子壁负载下运行。由于在２ＭＷ／ｍ＾２的壁负载下运行将是合适的，所以设计裕量得到保证。装置的大半径为１．０７ｍ，小半径为０．

通向聚变动力的球形环途径

本文讨论了作为约束概念革新一个例子的球形环，它是通向聚变动力的有潜在吸引力的途径。因为给出了对小尺寸预计的高性能，ＳＴ等离子体也能用来模拟工程，技术和材料组合方面的革新，以提供一个更灵巧，更便宜和更快速的途径。这个途径可能补充基于聚变能科学取得所希望的进展的托卡马克的主要规划。

球形环托卡马克堆嬗变中子学设计

高放废物的安全处置已经成为制约裂变能健康发展的关键问题之一，越来越受到国际社会的普遍关注。聚变．裂变混合堆可以用于增殖核燃料和嬗变处置来自裂变电站乏燃料中的长寿命放射性核废物。本文以球形环托卡马克ST作业驱动器，研究了嬗变处置高放废物HLW的物理可行性。

球形环嬗变堆包层冷却管道热工设计与热结构力学分析

利用球形环托卡马克作为聚变中子源、处置裂变堆长寿命放射性核废料的嬗变堆作为聚变能早期应用的重要途径。因核废物的日益积累和已具备现实的技术基础而受到广泛的重视。也是目前国际聚变界研究的前沿课题。

某型发动机球形环荧光磁粉检测研究

某型发动机球形环工作在高温环境下,表面锈蚀情况较为严重,需要整机换新或整机探伤。为提高装备修理保障能力,自制了球形环等产品。通过对大修件及自制件荧光磁粉探伤情况进行统计,并根据探伤六因素进行分析,以确定探伤环节可能造成漏探或过判的原因,制定有效的改进措施,对保障球形环修理质量具有重要意义。

球形封头环缝TOFD检测可行性试验及检测实施

锅炉和压力容器球形封头环缝采用衍射时差法(T0FD)时,由于封头侧有弧度影响,造成主声束角度不一致、聚焦点位置发生偏离和传播声程不同等因素变化,检测人员通常认为该环缝无法检测。目前封头环缝仍旧用射线照相(RT)检测。本文主要介绍了球形封头环缝用修正方法进行T0FD检测的可行性试验,通过试验获得检测数据及检测结果,并选择合适的方法用于检测实施。

球环位形磁流体平衡的数值模拟

对原有的托卡马克平衡编码SWEQU进行了改进,使之适用于小环径比球形环装置的磁流体研究。用改进后的平衡编码SWEQU模拟了放电初始阶段等离子体平衡位形的演化及稳态阶段的双零偏滤器平衡位形。结果表明,不但可以得到球形环装置稳态阶段的平衡位形,也可以模拟等离子体电流上升阶段平衡位形的演化过程。

球环型氚生产聚变堆概念设计

先进的球环型氚生产聚变堆是聚变能发展的中间应用产物。与传统托卡马克氚生产堆不同,在设计中利用了球形环的先进等离子体物理性能,并具有紧凑的结构特征,尽量利用真空室内的空间安置氚生产包层以减少氚泄露而增加氚增殖率,达到年生产富余氚1kg的目的,相应的堆利用因子为40%。在二维中子学计算的基础上,提出了ST TPR的初步概念设计,为下一步更详细具体的概念设计提供了直接的依据和重要的参考价值。

卡勒姆的球形托卡马克规划

球形托卡马克（ＳＴ）是常规托卡马克中环径比最小的托卡马克，并且似乎在一种较简单的装置中具有吸引人的物理特性。ＳＴＡＲＴ（小型紧凑环径比托卡马克）实验在世界上首次证明了ＳＴ位形中热等离子体的特性。它从１９９１年１月至１９９８年３月在卡勒姆运行，获得了等离子体电流达３００ｋＡ，脉冲持续时间为￣５０ｍｓ。它的下一代装置ＭＡＳＴ即将峻工，是一个特建的高真空装置，设计的等离子体体积增加１０倍。

磁力线为直线的磁面坐标系

介绍了在已知环形轴对称等离子体平衡位形的条件下,建立磁力线为直线的坐标系的方法。该坐标系被广泛应用于托卡马克等离子体的磁流体稳定性和动理论物理问题的理论分析,但文献中对坐标系建立方法却很少有介绍。结合几类托卡马克位形和球形环位形,对该类坐标系的特征进行了分析。

盘出花纽扣住心

古时装束分得细,衣袄襦裳裙裤袍服衫裘。不拘哪种,都讲究柔软舒适,通身皆少有硬物,就连扣子也多由布制成。最初是布条,而后手工盘绕打结成扣,是为盘扣。"盘扣"两个字分开看毫无诗意,放一起便立刻浪漫起来。布条折叠缝纫、细细盘织,一枚枚具有古意的盘扣,从衣襟斜过溜到锁骨,滑过腰间来到裙摆,不动声色地系住衣衫。带着些许含蓄、些许端庄,甚至些许暧昧。

把并联功率MOSFET元件应用于大电流直流电源

具有单匝环向场线圈的低环径比球形环装置(ST)需要非常大的直流电流(比如20MA)向线圈供电。鉴于上述非常大的电流和非常低的电压额定值，功率MOSFET元件用作供电系统交流／直流变换器的开关装置。功率MOSFET元件的优点之一是具有低的通路电阻，它适合大电流和低电压运行。近来，功率MOSFET元件的容量已增大，且其通路电阻已减小，因此用并联功率MOSFET元件建造大电流、低电压的交流／直流变换器的可能性在增大。为了用功率MOSFET研制大电流直流电源，对功率MOSFET元件并联运行的基本特性已作了实验研究。而且，提出了使用并联功率MOSFET元件的同步整流器型和双向自动转换型交流／直流变换器。