Galatea型磁约束装置悬浮磁阱的电磁力研究

悬浮磁阱可以很好地消除磁阱盲鳗线圈支撑结构上的等离子体流失,进而提高磁阱对等离子体的约束效率。文中以Galatea型磁约束装置四极悬浮磁阱为研究对象,提出了四极悬浮磁阱盲鳗线圈所受电磁力的计算方法,并利用COMSOL建立四极悬浮磁阱的电磁仿真模型,分析各线圈距离与电流变化对线圈所受电磁力的影响,对悬浮磁阱的设计意义重大。

在环形磁约束装置中边缘—等离子体涨落的频谱经验相似性

本文比较了在不同聚变装置（托卡马克和仿星器）的等离子体边缘测量的离子饱和电流、悬浮电位及湍流输运的涨落的频谱。所有的谱表明，在我们研究的全频范围内，行为特征相同，这一现象支持等离子体湍流或湍流输运的共性。获得的结果是边缘－等离子体湍流向临界态演变的说明，这一过程不依赖于装置尺寸和等离子体特性。

ITER数据库和HL-1M装置等离子体约束特性

ITER数据库是全世界聚变专家通过多年的努力,建立起来的一个旨在研究各种等离子体行为的数据库,并由此得到了一系列的定标律。在介绍了ITER约束数据库的构成和相应的能量约束定标律之后,介绍了HL 1M托卡马克的数据特点,给出了欧姆加热条件下利用回归分析方法得到的能量约束幂指数定标律,最后对结果进行了分析和讨论。

HT-7装置逆磁测量

通过在HT 7装置的内真空室安装一对同心圆逆磁线圈 ,并运用软件补偿的方法 ,对HT 7装置的逆磁通量进行了测量。在杂散场测量与软件补偿实验中 ,发现同心圆逆磁线圈感应的杂散信号主要来自垂直场、涡流电流、等离子体电流和纵场电流的变化。逆磁测量结果表明 ,在等离子体线平均密度 ne 很低时 ( ne <2 .2 ×10 1 3cm- 3) ,HT 7等离子体的总体能量约束时间τE 随 ne 线性变化 ;在 ne 很高时 ( ne >2 .2 × 10 1 3cm- 3) ,τE 则趋于饱和 ,其饱和值约为 2 1ms。并运用计算机统计分析的方法给出了欧姆加热的τE 定标律为τE =1.5 7 ne0 .72±0 .0 4 ×Ip0 .35± 0 .0 2 B0 .31 ± 0 .0 3T 。

中国环流器二号A装置(HL-2A)工程研制

中国环流器二号A装置(HL 2A)(设计指标:大半径1.65m、小半径0 4m、环向磁场2 8T、环向等离子体电流480kA)是我国已建成的第一个偏滤器托卡马克实验型磁约束聚变装置。HL 2A装置的首要研究目标是利用其独特的大体积极向偏滤器在高参数等离子体条件下开展与偏滤器位形运行有关的研究。本文总结了HL 2A装置工程设计、制造与安装、工程调试等研制的主要内容和关键技术。工程调试和初步物理实验的结果表明:HL 2A装置的主要工程参数和性能已具备开展物理实验的条件,并已成功地运行于偏滤器位形。2003年11月底,HL 2A装置获得等离子体电流168kA,等离子体存在时间920ms,等离子体线平均密度1.7×1019m-3,环向磁场1 4T,极限真空度为4.6×10-6Pa。

偏压电极对KT-5C装置等离子体边缘的影响

通过电极偏压来控制KT 5C装置边缘区等离子体的径向电场 ,发现在正偏压作用下 ,径向电场剖面由小的负阱状变成明显的山包结构 ,从而形成一个加强的E×B剪切层。剪切层附近的等离子体参数变陡 ,不仅等离子体极向流速度大大增加 ,而且其方向也由沿电子逆磁漂移方向改变为离子的逆磁漂移方向。这些变化导致等离子体边界横向输运被抑制。

HL-2A装置等离子体水平位移控制

HL-2A装置是带封闭偏滤器的磁约束托卡马克实验装置，于2002年底建成并通过国家验收。2003年在各子系统准备充分和等离子体水平位移反馈控制系统投入运行后，实现了首次重复的偏滤器位形等离子体放电实验。

氦制冷机的效率

随着超导技术发展和广泛应用 ,它对低温系统的容量要求也越来越庞大。对于大型超导磁体系统的氦制冷系统 ,其效率直接影响大型超导装置的运行费用。论述了影响氦制冷机效率的各种因素 ,并指出了提高制冷机效率的各种基本途径。

ECRH系统总控的研究

本文介绍了ECRH系统总控的设计方案。着重分析了方案特点和具体措施,针对ECRH系统的特殊性,主要介绍了参与控制的信号的处理方法,并简要介绍了总控系统的通讯及PPI通讯协议。调试结果显示,总控系统设计实现了稳定安全与可靠性。

受控热核聚变研究的世纪展望——20世纪未决物理学问题之七

20世纪物理学送给人类的礼物,现在已到了清点的时候。计其主要者,有电视、计算机、核电站、人造卫星等项。21世纪物理学将送给人类什么礼物,现在还未可知。但20、21两个世纪的物理学共同送给人类的一项礼物是可预知的,那就是受控热核聚变。

硅漂移(SDD)阵列探测器X射线能谱测量诊断

采用最新的SDD探测器阵列测量HL-2A托卡马克等离子体软X射线(1～20keV)辐射的能谱,获得电子温度、Zeff、重金属杂质含量绝对值及其时、空分布。由于SDD探测器较之传统的Si(Li)探测器有体积小、计数率高(≥106/s),能量分辨和量子效率高,不需液氮冷却的特点,并采用高速ADC和海量缓存器,电子温度测量的时、空分辨能力接近汤姆逊散射和ECE等方法,而测量精确度、使用寿命、造价、抗干扰能力、适应性等方面优于后者,且信息获取量大,可获得多种等离子体参数而备受重视,是一种最先进的诊断手段。

托卡马克中聚变中子的能谱测量

大、中型托卡马克在D-D和D-T运行条件下聚变中子能谱测量具有重要意义。论述了几种最新的聚变中子能谱仪,评估了各种聚变中子能谱仪的优势、适用的范围和技术方面的局限性,并对即将建成的HL-2A(中国环流器二号A)托卡马克的聚变中子的泄漏能谱测量以及研究聚中子在通过中子倍增剂过程中的能谱变化,在聚变中子能谱诊断方面提供了几种可供选择的技术方案。

5×1024×10高速核辐射能谱获取系统研制

在磁约束聚变实验装置的物理实验中,为了测量高温等离子体辐射的某特定能量区域的X射线或其他核辐射能谱的时、空分布,需要在托卡马克的极向和环向方向布置多台X射线探测器,每次放电可同时获得数十个能谱,为了不牺牲能谱中的重要信息(如线辐射),以及能量分辨的需要,要求每个能谱有1024道,每个谱采集的时间分为:40、80、160、240ms,可自由设定,每道容量16位,每次放电可同时获得50个能谱,可扩展到80个能谱。

中国磁约束聚变科学技术研究进展专题·编者按

核聚变能安全、清洁、资源丰富.从20世纪60年代中期到70年代,聚变研究在世界主要大国兴起,并先后建造了多种类型的磁约束聚变装置,诸如托卡马克、磁镜、仿星器、箍缩类装置等,在这些装置上对高温等离子体问题开展了大量的研究,在磁约束聚变能科学技术快速发展的同时,极大地推动了等离子体物理学的发展.

仿星器（实验）

仿星器是吸引人的环形约束方案，因为它们是固有的稳态装置，很可能会产生更加优良的等离子体，而且没有与环形等离子体电流突然破裂相关的严重机械应力的危险，原则上，可以调节仿星器磁场的特性以适合聚变堆的需要，不过要以放弃环形对称性为代价，实验研究集中在不同仿星器场的等离子体约束特性上，并研究外推到堆参数时所出现的问题。

可控核聚变的研究现状及发展趋势

本可控核聚变具有一些其他能源不可比拟的优势。一是原料来源丰富,核聚变的原料是重水,可以直接从海水中提炼。据测算,海水中氘的质量浓度为0.03 g/L,因此,地球上仅在海水中就有45万亿t氘。1L海水中所含的氘经过核聚变可提供相当于300L汽油燃烧后释放出的能量。如果把海水中的氘全部用于核聚变反应,其释放出的能量足够人类使用几百亿年。因此可以说,海水中的氘是取之不尽、用之不竭的能源。虽然在自然界中不存在氚,但利用反应堆产生的中子轰击氟化锂、碳酸锂或锂镁合金就可以大量生产氚,而海水中含有大量的锂。二是核聚变的过程及其产物均不会对环境造成污染,也不会造成核泄漏的危害。核聚变不同于核裂变,其反应后产生的物质是惰性气体氦,不产生放射性物质,不会污染环境。三是安全可靠。只要去掉核聚变反应条件中的任何一项,反应就会彻底停止,不会发生像日本福岛核电站的核裂变反应堆发生过的那种因地震而停止运行后,核燃料还继续发热引起爆炸的问题。

HT－7超导托卡马克电子回旋辐射测量系统

电子回旋辐射（ECE）测量是磁约束等离子体电子温度的有效诊断方法之一。本文介绍了HT－7超导托马克上的常规电子回旋辐射测量系统，包括一套快扫描外差式微波辐射计，一套固定本振微波外差辐射计，并给出了一些测量结果。

DⅢ—D的最新结果

本文总结了ＤⅢ－Ｄ最新实验结果及相关硬件的改进。ＤⅢ－Ｄ规划集中在解决下一代托卡马克，比如ＩＴＥＲ和ＴＰＸ的偏滤器问题及发展具有增强约束和稳定特性的位形上；这将导致更加紧凑和经济的聚变堆。ＤⅢ－Ｄ规划将完整地进行这项研究。