EAST纵场磁体系统16kA高温超导电流引线的研究

在全超导磁约束核聚变装置EAST中,采用高温超导电流引线将处于室温的电源连接处于超临界氦温区的超导磁体上。为降低实验过程中的运行成本,EAST装置中纵场磁体的电流引线采用混合式结构。电流引线测试结果表明引线符合设计要求。

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。

J-TEXT装置纵场电源系统及其调试

J-TEXT装置的纵场磁体是由十六个近似圆形的常规铜线圈串联而成。纵场电源系统需要为纵场磁体提供最大电流为160kA、平顶时间为500ms的准梯形电流波形,以在等离子体中心产生最大为3T的磁场。基于原TEXT-U纵场电源的电路结构,重新设计和改造了电源的控制系统和保护系统。目前,纵场电源系统已经通过了测试,在J-TEXT装置首轮放电运行中,该系统可输出92.5kA的平顶电流,在等离子体中心产生了约1.74T的磁场。

基于EAST超导纵场线圈的换流分析

先进超导托卡马克(EAST)是一个磁约束核聚变装置,其中,纵场线圈的额定储能接近300 MJ,一旦发生失超没有及时地进行保护,后果将是灾难性的,因此可靠的纵场线圈失超保护措施对于EAST至关重要。从纵场线圈的能量泄放途径着手,在确保纵场线圈焦耳积分满足要求的前提下,详细地阐述了换流的方案和开关的连锁控制。理论分析和实验证明,它们不仅能保护纵场线圈的安全,而且能可靠地保护纵场电源;二次换流方案的采用,降低了开关分断直流电弧的难度,提高了开关的使用寿命,它对超导储能设备和大电感负载的换流具有一定的借鉴作用。

基于LabVIEW的EAST纵场电流实时测控系统

EAST纵场超导磁体是用来产生纵向磁场约束等离子体使其稳态运行的重要装置,其中的电流控制及失超检测对于保证托克马卡装置正常运行是非常重要的;通过对传统的纵场电流测控系统进行分析,提出了使用LabVIEW及相应硬件实现托克马卡纵场电流测量与控制,并详细介绍了系统的硬件结构、软件设计和实现;通过仿真和实际使用,验证了该系统稳定可靠,大大减小了系统长时间运行过程中引起的纵场电流漂移,在可维护性、集成度、人机界面和易操作性上都有了较大的提高。

HT-7U纵场磁体的真空压力浸渍

主要通过模拟匝间流动试验、短样试验和长样试验等 ,探求低温超导托卡马克HT 7U中纵场磁体线圈的绝缘层真空压力浸渍的工艺参数 ,确定工艺流程 ,并以模型线圈试验的电性能和液氦温度下的力学性能来验证工艺参数及工艺流程的可靠性。

HT-7U超导托克马克装置纵场线圈截面应力分析

HT 7U超导托克马克装置的纵场线圈是整个装置的核心部件 ,结构复杂 .对整个线圈直接进行实验是及其困难的 ,有必要在设计阶段对其力学性能进行有限元分析计算 .论文对纵场线圈进行了一些简化 ,主要对纵场线圈直线段截面在电动力作用下的应力分布进行了有限元分析计算 ,得到了二维截面上的应力分布规律 ,同时也分析计算了超导导体的圆角半径对应力分布的影响 .这些结果为线圈的设计和改进提供了一定的参考依据 .

HT-7托卡马克装置纵场超导磁体失超保护可靠性研究

重点介绍 HT- 7超导托卡马克纵场失超保护可靠性措施 ,如双门限信号相与、双通道信号处理、前馈补偿、高频滤波等 ;简明介绍了托卡马克装置运行中失超发生的规律性。

基于托卡马克超导纵场线圈的SMES-UPS变流器设计及其控制策略

基于超导托卡马克纵场线圈构成的超导磁体储能不停电电源,可用来避免由于电网嬗变或秒级跳闸使低温和真空系统掉电导致的托卡马克装置中的超导磁体失超。文中为SMES-UPS设计的是电流型变流器系统,该系统既可用作为纵场磁体正常工作时的励磁电源又可用作电网故障时关键负载的备份电源。文章对该SMES-UPS变流器的不同工作条件下的原理和控制目标做了说明,对不同控制目标提出了相应的简单易实现的控制策略,并用Matlab进行了数字仿真,验证了控制策略的可行性。

HT-7U超导托克马克纵场线圈等效模量的数值分析

HT-7U托克马克装置的纵场线圈是由多种材料组成的具有周期性分布的大型复杂结构,线圈可视为由超导线、支撑结构和绝缘材料组成的复合材料,结构极其复杂。整个线圈工作在液氦温区。在设计阶段对其宏观等效力学性能进行数值分析计算是十分必要的,但要对整个线圈直接进行有限元分析或实验是极其困难的,主要利用均匀化方法对其进行等效处理,从而分析计算其宏观等效模量,为线圈的设计和评估提供参考依据。另外本文对均匀化方法的边界条件进行了一些改进,提出了更加合理的三维边界条件。

EAST纵场电源滤波技术研究

在EAST纵场电源中通常采用低通滤波器滤去高频干扰信号,为分析低通滤波环节对纵场电源的动态特性和稳态特性的影响,在均流环节和反馈环节分别引入了低通滤波器,在建立纵场电源的传递函数后利用频率的分析方法得到了开环系统的波特图,进而得到电源系统的动稳态特性。研究结果表明:引入低通滤波器改变了电源系统的传递函数,不仅会影响电源系统的动态特性,而且会影响电源系统的稳定性。即使是同一滤波器,当负载的特性改变时电源系统的稳定性也会发生改变。另外,引入低通滤波器对电源系统有一定的滞后作用,故对系统的稳定裕度提出一定的要求,因此在电源系统中应该合理的选择滤波器才能取得相应的滤波效果。

纵场和横场的边值问题

本文详细讨论了普遍情况下纵场和横场的边值问题，指出在它们的形式解中都牵涉到边界上的法向分量和切向分量，但在提唯一性定理时，纵场的边值问题只需场矢量的法向边值条件，横场的边值问题只需场矢量的切向边值条件．文中还讨论了Ｄ和Ｈ的有关问题．

HT-7U托卡马克核聚变装置中纵场超导磁体系统的设计

HT-7U核聚变实验装置是"九五"国家重大科学工程项目,它是一个具有非圆截面的全超导托卡马克装置,是用于研究先进的托卡马克运行模式来获得准稳态的、极长的长脉冲等离子体,并可实现全电流下的双零高β和单零等离子体的运行实验。整个装置包括装置主机以及低温、真空、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断与公共基础设施等重要子系统,其中装置主机是由超导纵场磁体系统、超导极向场磁体系统、真空室及其内部部件、内外冷屏和外真空杜瓦5大部件组成。文章主要介绍了HT-7U纵场超导磁体系统结构与超导管状电缆CICC(Cable-in-ConduitConductor)的设计以及该磁体系统的各种力学分析等。

关于矢量场分解为纵场和横场的问题

本文把亥姆霍兹定理的数学表述推广到有场的不连续面存在的区域,导出了这种区域中任意一个矢量场分解为纵场和横场迭加的定理,对分解的唯一性进行了证明。

纵场、横场及其在电磁场中的应用

本文首先阐明亥姆霍兹定理：Ｆ＝－＋×Ａ 成立的条件和它的意义，并由此定义纵场与横场．然后讲述一个矢量厂可分为纵场与横场之和，且分解是唯一的。

KTX反场箍缩装置纵场线圈结构设计与电磁分析

KTX反场箍缩装置的主要参数介于RFX装置与MST装置之间。反场箍缩的外加纵场需跟随等离子体电流的演化而变化,同时由于RFP中的磁面对于外部特别是等离子体边界处的径向磁场较敏感,所以需外部线圈的磁场更加精细,这对于线圈的磁场分布、误差场以及波纹度等的设计提出了更高的要求。根据KTX物理目标参数要求,提出矩形和楔形截面纵场磁体线圈设计方案,借助有限元软件和程序分析了其电磁场空间分布和结构受力大小。结果表明,6.4°楔形截面方案相比矩形截面方案在控制误差场方面更具有可行性。

HT-7U超导托卡马克纵场磁体系统的力学分析

HT-7U超导托克马克装置的纵场线圈是整个装置的核心部件,结构复杂.对整个线圈直接进行实验是极其困难的,有必要在设计阶段对其在液氦工作温区的力学性能进行有限元分析计算.对纵场线圈进行了一些简化,主要对纵场磁体系统在面内电动力作用下的应力分布进行了有限元分析计算,这些计算结果为线圈的设计和改进提供了一定的参考依据.

J-TEXT装置纵场电源控制系统的实现

基于QNX实时操作系统的IDE编译平台,设计开发了J-TEXT装置纵场电源的实时控制系统。该系统具有良好的实时性、可靠性和稳定性,成功控制纵场电源产生了92.5kA、平顶时间为1s的准梯形脉冲电流,在等离子体中心产生1.74T的磁场,满足了J-TEXT装置目前放电实验的需要。

HT-7超导托卡马克装置纵场线圈供电电源微机远程控制系统的实现

HT-7超导托卡马克装置纵场电流由一台他励式直流发电机供电,纵场线圈在装置运行时处在超导态,提供稳态场。最大工作电流为5 000 A,电流稳定度需要达到0.5%。介绍了HT-7装置上纵场电源供电系统结构及存在电流稳定度低等主要问题。考虑到在不需要大经费进行电源改造同时又能兼顾满足装置实验要求,提出了如何对现有系统进行改造的方案,并实现了微机远程控制电源系统。升级后系统在实验运行中操作方便,稳定可靠,电流稳定度可达0.1%。

HT-7装置纵场线圈超导线接头的钎焊工艺

纵场铜基NbTi超导母排的钎焊 ,是HT -7装置研制的一项较重要的技术工艺。要求钎焊的接头在 4.2K运行时 ,单个电流接头的接触电阻小于 1× 10 -8Ω。介绍了为达到上述技术要求而在接头结构、钎料配置和施焊工艺过程中所采取的各种措施 ,以及防止NbTi超导线过热的一些有效方法。