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超声分子束束流特性实验研究

中国科学：技术科学 2023年第11期53卷 1953-1961页

作者：殷娇肖国梁陈程远冯北滨朱毅仁薛冠群张轶泼聂林石中兵钟武律核工业西南物理研究院成都610225 大连理工大学物理学院大连116081

超声分子束注入(supersonic molecular beam injection, SMBI)是磁约束核聚变装置中的一种等离子体加料技术.为进一步优化SMBI束流特性、提升SMBI加料性能,本文利用纹影诊断系统开展了不同工况下的注入器测试实验,并对束流特性参数依赖... 详细信息

超声分子束注入(supersonic molecular beam injection, SMBI)是磁约束核聚变装置中的一种等离子体加料技术.为进一步优化SMBI束流特性、提升SMBI加料性能,本文利用纹影诊断系统开展了不同工况下的注入器测试实验,并对束流特性参数依赖性开展了研究.研究结果表明,束流寂静区长度(又称束流注入有效距离)与束流发散半角依赖于系统工况及注入器特征参数,且本文给出了束流特性参数的定量变化规律.此外,普通圆孔注入器与自研一体式注入器的对比测试结果表明,自研的一体式注入器在束流注入有效距离和束流聚束性能上均优于普通圆孔注入器.该研究工作为不同磁约束核聚变装置上的超声分子束注入器设计和束流优化提供了数据支撑和参考.

关键词：超声分子束注入纹影注入器束流测量

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HL-2A装置SDD软X射线能谱测量结果

核聚变与等离子体物理 2008年第1期28卷 11-16页

作者：张轶泼杨进蔚宋先瑛刘仪核工业西南物理研究院成都610041

用两道独立的硅漂移探测器(SDD)测量了HL-2A等离子体在电子回旋加热(ECRH)期间的软X射线能谱,给出了电子温度。SDD软X射线能谱测量系统所测量的结果与电子回旋辐射(ECE)所测量的电子温度分布能较好地相互吻合。SDD软X射线能谱测量结果表... 详细信息

用两道独立的硅漂移探测器(SDD)测量了HL-2A等离子体在电子回旋加热(ECRH)期间的软X射线能谱,给出了电子温度。SDD软X射线能谱测量系统所测量的结果与电子回旋辐射(ECE)所测量的电子温度分布能较好地相互吻合。SDD软X射线能谱测量结果表明:在轴ECRH期间,等离子体芯部(z=0)得到加热的迹象比z=-16.4cm处更加显著,由此可推断出在轴ECRH期间ECW的能量主要沉积在等离子体芯部并且电子温度剖面趋于峰化。对2.41T≤环向磁场BT≤2.43T,1.5×1019 m-3≤电子密度ne≤2.5×1019m-3,300kW≤ECRH功率≤600 kW范围的ECRH数据的统计结果表明:ECRH使得等离子体中的电子得到显著的加热,芯部等离子体电子温度可提升30%～80%,z=-16.4cm处的电子温度可提升15%～55%。

关键词： SDD 软X射线能谱电子回旋共振加热

HL-2A装置上成像型中性粒子分析器的物理设计和初步实验结果

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物理学报 2023年第21期72卷 133-142页

作者：颜筱宇何小斐于利明刘亮陈伟石中兵卢杰魏会领韩纪锋张轶泼钟武律许敏四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610065 核工业西南物理研究院成都610041

在HL-2A装置上发展了基于硫化锌银闪烁体的成像型中性粒子分析器,对磁约束聚变等离子体中高能量粒子(EP)的分布、能量和螺距角等关键信息,以及EP与磁流体不稳定性之间的相互作用等物理问题进行了研究.在中性束注入路径上逃逸出的具有等... 详细信息

在HL-2A装置上发展了基于硫化锌银闪烁体的成像型中性粒子分析器,对磁约束聚变等离子体中高能量粒子(EP)的分布、能量和螺距角等关键信息,以及EP与磁流体不稳定性之间的相互作用等物理问题进行了研究.在中性束注入路径上逃逸出的具有等离子体中快离子能量和螺距角信息的中性粒子,通过由入射孔和碳微晶体膜片组成的准直系统后转化为离子,在装置边缘磁场中受洛伦兹力偏转而撞击到闪烁体屏上.通过分析发光点的位置和光强度,可以推断出装置中快离子的位置、能量和螺距角等关键信息.在HL-2A装置高能量粒子物理实验中,通过该诊断和理论计算初步证实了长寿模不稳定性是由能量、螺距角和位置分别为E=12.5—32 keV,θ~149.2°(v///v~0.86)和R=170.5—171.5 cm的芯部快离子激发.

关键词：快离子成像型中性粒子分析器长寿模不稳定性

用于超声分子束束流特性测试的纹影系统研制及应用

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物理学报 2020年第21期69卷 132-139页

作者：殷娇肖国梁陈程远冯北滨张轶泼钟武律核工业西南物理研究院成都610225

超声分子束注入加料技术是用于磁约束聚变等离子体燃料补充的方法之一.为优化超声分子束注入束流特性,提升超声分子束注入加料效率以及深入研究分子束与等离子体相互作用,研制了用于超声分子束束流特性测试的诊断系统并开展了应用测试.... 详细信息

超声分子束注入加料技术是用于磁约束聚变等离子体燃料补充的方法之一.为优化超声分子束注入束流特性,提升超声分子束注入加料效率以及深入研究分子束与等离子体相互作用,研制了用于超声分子束束流特性测试的诊断系统并开展了应用测试.基于超声分子束注入束流具有透明、超高速等特点,该诊断系统主要利用纹影法配合高速相机进行束流特性测量,其中纹影系统设计为"Z"字型反射式.该系统应用在超声分子束束流测试平台上,测试了分子束束流基本特征.为验证系统的有效性,使用不同形状(圆孔及锥形一体式)喷嘴在大气和真空条件下开展了一系列测试,分别获得了二氧化碳气体及氘气在不同条件下的束流轮廓.该系统为超声分子束束流优化提供了直接测试手段.

关键词：超声分子束注入纹影系统喷嘴束流测量

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HL-2A中子相机屏蔽系统模拟

核聚变与等离子体物理 2017年第4期37卷 379-384页

作者：张朋飞刘仪张轶泼袁国梁核工业西南物理研究院成都610041

利用蒙特卡罗模拟程序,建立了HL-2A中子相机蒙特卡罗粒子输运(MCNP)物理模型,对D-D聚变中子和γ射线的屏蔽进行了模拟计算。对石蜡碳酸锂混合物、聚乙烯、铅和316L不锈钢4种常用中子慢化吸,收剂组成的屏蔽层材料的屏蔽效果进行了对比。... 详细信息

利用蒙特卡罗模拟程序,建立了HL-2A中子相机蒙特卡罗粒子输运(MCNP)物理模型,对D-D聚变中子和γ射线的屏蔽进行了模拟计算。对石蜡碳酸锂混合物、聚乙烯、铅和316L不锈钢4种常用中子慢化吸,收剂组成的屏蔽层材料的屏蔽效果进行了对比。计算结果表明,石蜡碳酸锂混合物和铅组合是中子相机的最佳屏蔽层材料,其中石蜡碳酸锂混合物用于慢化吸收中子,铅用于屏蔽中子和γ射线。此外,利用MCNP模拟计算得到了屏蔽中子和γ射线所需的屏蔽厚度,以及准直管的中子散射率。

关键词：中子相机 MCNP 屏蔽中子 γ射线

HL-2A等离子体破裂期间逃逸电子演化模拟

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核聚变与等离子体物理 2013年第4期33卷 297-303页

作者：吴娜王中天桑超峰张轶泼王德真大连理工大学物理与光电工程学院大连116024 核工业西南物理研究院成都610041

采用数值模拟方法对托卡马克等离子体破裂期间的逃逸电子（RE）演化行为进行研究。程序所使用的物理模型包含了初级和次级两种RE产生机制,并耦合了麦克斯韦方程组。模拟结果显示：在等离子体破裂开始0.1-0.2ms后感应产生了很强的环向电... 详细信息

采用数值模拟方法对托卡马克等离子体破裂期间的逃逸电子（RE）演化行为进行研究。程序所使用的物理模型包含了初级和次级两种RE产生机制,并耦合了麦克斯韦方程组。模拟结果显示：在等离子体破裂开始0.1-0.2ms后感应产生了很强的环向电场,持续约0.1ms之后该环向电场达到最大值,但是在大致2.5ms内逐渐衰减。同时模拟结果也证明了RE产生于等离子体中心处的局部区域,并且在破裂之后约1ms时间内就形成了RE束,实验中等离子体破裂之后出现的几十毫秒的电流平台主要是由RE携带的。从理论模拟与实验的对比中可以得出：HL-2A 15335次放电等离子体破裂期间欧姆电流转化为逃逸电流（RC）的转化率在40%-60%。次级产生机制在RE束的形成过程当中起到了关键作用。

关键词：逃逸电子环向电场等离子体破裂 HL-2A装置

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托卡马克等离子体电流猝灭特征行为分析

原子与分子物理学报 2021年第6期38卷 97-100页

作者：涂朴张轶泼竹锦霞四川文理学院智能制造学院达州635000 核工业西南物理研究院成都610041 四川文理学院智能制造产业技术研究院达州635000

对托卡马克装置内壁产生巨大电磁力是等离子体破裂重要和直接的影响,这会对装置的安全运行造成巨大威胁.等离子体破裂期间电流猝灭率不仅与真空室内第一壁的负载设计有关,并且与装置重大部件的设计也相关.本文选用100%-40%区间统计研究... 详细信息

对托卡马克装置内壁产生巨大电磁力是等离子体破裂重要和直接的影响,这会对装置的安全运行造成巨大威胁.等离子体破裂期间电流猝灭率不仅与真空室内第一壁的负载设计有关,并且与装置重大部件的设计也相关.本文选用100%-40%区间统计研究等离子体破裂现象.分析结果表明:100%-40%区间统计下HL-2A上最小电流猝灭时间为0.7 ms,对应的最小面积归一化电流猝灭时间为1.4 ms m^(-2).瞬时最大电流猝灭率与平均电流猝灭率的比值大部分都大于1.

关键词：等离子体破裂电流猝灭托卡马克

Synergetic Effects of Runaway and Disruption Induced by VDE on the First Wall Damage in HL-2A

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Plasma Science and Technology 2012年第3期14卷 207-214页

作者：宋先瑛杨进蔚李旭袁国梁张轶泼 Southwestern Institute of Physics

The plasma facing component in HL-2A has been damaged seriously after disruption, and for this reason its operation is suspended for maintenance. The experimental phenomena and plasma configurations, calculated by the current filament code （CF-code） using the plasma parameters measured by diagnostics and the signals of the magnetic probes, confirm that the first wall is damaged by the synergetic effects of runaway electrons and disruption induced by a vertical displacement event （VDE）. When the plasma column is displaced upward/downward, the strong runaway electrons normally hit the baffle plate of the MP3 or MP1 coil in the upper and lower divertor during the disruption, causing the baffle plates to be holed and wrinkled by the energetic runaway current, and water （for cooling or heating the baffle plates） to leak into the vacuum vessel. Another disastrous consequence is that bellows underlying the baffle plate and outside the coil of MP3 for connecting two segments of the jacket casing pipe are punctured by arcing. The arc may be part of the halo current that forms a complete circuit. The experimental phenomena are indirect but compelling evidence for the existence of a halo current during the disruption and VDE, though the halo current has not been measured by the diagnostics in the HL-2A tokamak.

关键词： runaway electron VDE Halo current

HL-2A装置SDD软X射线PHA阵列实验结果

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核聚变与等离子体物理 2010年第2期30卷 97-102页

作者：张轶泼刘仪杨进蔚宋先瑛李旭袁国梁潘传红核工业西南物理研究院成都610041

用软X射线脉冲高度分析(PHA)阵列系统获得了等离子体的电子温度剖面和电子速率分布的时间演化。测量结果表明,电子温度剖面在OH阶段较平缓,接近抛物线1.0×[1-(r/a)2]2分布;而在ECRH(功率0.8MW)阶段,等离子体中心(z=0)电子温度上升了0.6... 详细信息

用软X射线脉冲高度分析(PHA)阵列系统获得了等离子体的电子温度剖面和电子速率分布的时间演化。测量结果表明,电子温度剖面在OH阶段较平缓,接近抛物线1.0×[1-(r/a)2]2分布;而在ECRH(功率0.8MW)阶段,等离子体中心(z=0)电子温度上升了0.6keV,边缘(z=30cm)处只上升了0.1keV,反映出ECRH功率沉积在等离子体中心区域;在ECRH期间有大量的高能电子产生,因而电子速率分布在ECRH期间显著改变;等离子体中心的高能电子的数量和能量都比等离子体边缘的增加更大,ECRH(～0.8MW)期间等离子体中心(z=0)产生的高能电子的能量可达17keV。分析表明:在ECRH(纵场Bt=1.3T)放电期间,ECRH加热效果显著,ECRH的功率主要沉积在等离子体中心附近;电子温度剖面在ECRH阶段较OH阶段峰化;ECRH期间有大量的高能电子产生,电子速率分布被改变成为非麦克斯韦分布。

关键词：软X射线脉冲高度分析硅漂移探测器电子温度分布电子速率分布 ECRH