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Formation of Field Reversed Configuration (FRC) on the Yingguang-I device

Matter and Radiation at Extremes 2017年第5期2卷 263-274页

作者： Qizhi Sun Xianjun Yang Yuesong Jia Lulu Li Dongfan Fang Xiaoming Zhao Weidong Qin zhengfen liu Wei liu Jun Li Yuan Chi Xiaoguang Wang Institute of Fluid Physics China Academy of Engineering PhysicsMiangyang 621900China Key Laboratory of Pulsed Power Technology and Science China Academy of Engineering PhysicsMiangyang 621900China Institute of Applied Physics and Computational Mathematics Beijing 100088China

As a hybrid approach to realizing fusion energy,Magnetized Target Fusion(MTF)based on the Field Reversed Configuration(FRC),which has the plasma density and confinement time in the range between magnetic and inertial confinement fusion,has been recently widely pursued around the *** investigate the formation and confinement of the FRC plasma injector for MTF,the Yingguang-I,which is an FRC test device and contains a multi-bank program-discharged pulsed power sub-system,was constructed at the Institute of Fluid Physics(IFP),*** paper presents the pulsed power components and their parameters of the device in detail,then gives a brief description of progress in experiments of FRC *** results of the pulsed power sub-system show that the peak current/magnetic field of 110 kA/0.3 T,10 kA/1.2 Tand 1.7 MA/3.4 Twere achieved in the bias,mirror and q-pinch circuits with quarter cycle of 80 ms,700 ms and 3.8 ms *** induced electric field in the neutral gas was greater than 0.25 kV/cm when the ionization bank was charged to 70 *** H_(2) gas of 8 Pa,the plasma target of density 10^(16) cm^(-3),separatrix radius 4 cm,half-length 17 cm,equilibrium temperature 200 eV and lifetime 3 ms(approximately the half pulse width of the reversed field)have been obtained through the q-pinch method when the bias,mirror,ionization and θ-pinch banks were charged to 5 kV,5 kV,55 kV and ±45 kV *** images from the high-speed end-on framing camera demonstrate the formation processes of FRC and some features agree well with the results with the two-dimension magneto hydrodynamics code(2D-MHD).

关键词： Magnetized Target Fusion(MTF) Field Reversed Configuration(FRC) Magnetized plasma Pulsed power

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大牛地“低压、低产、低渗透”气田增压集输模式

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天然气工业 2011年第10期31卷 86-88,124页

作者：刘争芬中国石化华北分公司第一采气厂

随着鄂尔多斯盆地大牛地气田的不断开发,气井压力逐渐下降,目前约有30%的气井压力已接近管网压力(不低于4.5MPa)。为了维持气田的稳定生产,同时保证气田天然气的正常外输,迫切需要采取增压集输工艺。为此,针对大牛地气田的气藏特点,提出... 详细信息

随着鄂尔多斯盆地大牛地气田的不断开发,气井压力逐渐下降,目前约有30%的气井压力已接近管网压力(不低于4.5MPa)。为了维持气田的稳定生产,同时保证气田天然气的正常外输,迫切需要采取增压集输工艺。为此,针对大牛地气田的气藏特点,提出了4种增压集输模式:①单井增压模式;②集气站分散增压模式;③区域集中增压模式(多个集气站集中增压);④首站集中增压模式。并分别从生产工艺、投资及运行费用、经济效益及生产管理等方面对上述4种增压集输模式进行了对比分析。结果表明:依次采用区域集中增压和首站集中增压的分步两级增压模式可充分利用气田现有的集输工艺设备,既能最大限度地开发气田资源,又能满足管网外输压力的要求,是大牛地气田增压开采最优的增压集输模式。

关键词：鄂尔多斯盆地大牛地气田增压集输管网压力废弃压力集中增压分散增压分步两级增压

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输出能量70kJ脉宽20μs的爆磁压缩发生器

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强激光与粒子束 2009年第11期21卷 1734-1736页

作者：刘伟孙奇志刘正芬池原戴文峰中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

利用等效电路模型下的螺线圈型爆磁压缩脉冲功率源计算程序BCYSSYS,通过参数选择,设计了一种两级螺线圈型爆磁压缩发生器(08型),并进行了电感性负载实验。该发生器在输入2 kJ的初始能量条件下,能在3μH电感性负载上输出220 kA的电流,输... 详细信息

利用等效电路模型下的螺线圈型爆磁压缩脉冲功率源计算程序BCYSSYS,通过参数选择,设计了一种两级螺线圈型爆磁压缩发生器(08型),并进行了电感性负载实验。该发生器在输入2 kJ的初始能量条件下,能在3μH电感性负载上输出220 kA的电流,输出能量72 kJ,有效脉宽约21μs,并将实验与计算结果进行了比较,验证了等效电路模型程序用于该类型发生器参数设计的实用性。

关键词：爆磁压缩发生器等效电路爆炸脉冲功率源间接馈电

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MA量级螺线圈型爆磁压缩发生器

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强激光与粒子束 2009年第10期21卷 1571-1574页

作者：孙奇志刘伟刘正芬池原戴文峰方东凡孙承纬中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

采用多分支螺线圈型爆磁压缩发生器数值模拟程序MFCG8-7进行理论模拟及参数优化,设计了EMG-125型螺线圈型发生器,并开展了实验研究。电感负载实验结果表明:EMG-125型发生器可以在25nH电感负载上输出大于3 MA脉冲电流,负载能量大于100 kJ... 详细信息

采用多分支螺线圈型爆磁压缩发生器数值模拟程序MFCG8-7进行理论模拟及参数优化,设计了EMG-125型螺线圈型发生器,并开展了实验研究。电感负载实验结果表明:EMG-125型发生器可以在25nH电感负载上输出大于3 MA脉冲电流,负载能量大于100 kJ,电磁能量放大50倍。

关键词：爆磁压缩发生器爆炸脉冲电源脉冲功率螺线圈

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鄂尔多斯盆地杭锦旗地区煤样地下气化物理模拟实验

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油气与新能源 2024年第5期36卷 68-74页

作者：刘争芬刘淑琴中石化华北油气分公司石油工程技术研究院郑州450006 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区煤炭资源丰富,煤层地下气化是安全清洁高效开发利用煤炭资源的潜在途径。利用杭锦旗地区新井渠深部钻井取得的煤样,开展了煤层地下点火实验和气化燃烧物理模拟实验,为现场先导试验提供依据。实验结果表明:高... 详细信息

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区煤炭资源丰富,煤层地下气化是安全清洁高效开发利用煤炭资源的潜在途径。利用杭锦旗地区新井渠深部钻井取得的煤样,开展了煤层地下点火实验和气化燃烧物理模拟实验,为现场先导试验提供依据。实验结果表明:高压条件下气化剂氧气浓度增加可显著降低煤层着火点,3 MPa条件下30%富氧气浓度可以使大块煤样的着火点从空气条件下的490℃降低至390℃;煤样整体气化反应活性较好,水蒸气反应活性优于CO_(2),1 000℃条件下CO_(2)及水蒸气均可被有效地还原;氧气浓度和含水量对气化产出物组分影响较大,水氧比越高,产出煤气中H2和CO_(2)含量越高,CO含量明显减少;氧气浓度越高,产出煤气有效组分越高;注气点后退气化工艺可有效控制火区实现稳定气化,产出煤气有效组分浓度可稳定在55%~65%,且随着气化压力升高,甲烷浓度明显提高。实验揭示的规律特征可为矿场试验点火、气化剂配比设计以及气化稳定控制等提供参考。

关键词：煤炭地下气化点火气化反应性后退气化稳定控制气化剂氧气浓度

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大牛地气田两级增压阶段集气站工艺优化研究

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油气田地面工程 2018年第5期37卷 44-47页

作者：刘争芬赵宝利中石化华北油气分公司石油工程技术研究院长庆油田分公司第二采气厂

随着大牛地气田开发进入中后期阶段,地面集输工艺也由初期的"高压进站、加热节流、低温脱水、轮换计量、注醇防堵"的高压集气工艺转变为"降压开采、集中脱水、增压外输"的增压集输工艺。为最大限度地延长气井寿命、提高气田采收率,规划... 详细信息

随着大牛地气田开发进入中后期阶段,地面集输工艺也由初期的"高压进站、加热节流、低温脱水、轮换计量、注醇防堵"的高压集气工艺转变为"降压开采、集中脱水、增压外输"的增压集输工艺。为最大限度地延长气井寿命、提高气田采收率,规划在大牛地气田一期集中增压的基础上,在集气站实施二期增压工程,最终实现两级增压集输系统。为降低二期增压工程投资、减少集气站能量损耗,有必要分析早期高压集输工艺在两级增压阶段的适用性,探索工艺优化简化的空间。根据能量守恒原理,从两级增压设计参数入手,重点分析了加热节流工艺在两级增压阶段的适用性,确定出两级增压时期取消加热炉加热工艺的边界参数条件。通过对降低压缩机入口压力、加注甲醇抑制剂和加热炉加热工艺防止水合物措施的经济对比分析,指出两级增压早期集气站压缩机入口压力大于1.0 MPa阶段,加注甲醇抑制剂防堵是最经济的方案。最终提出两级增压阶段取消加热炉加热工艺、早期辅助甲醇防堵工艺运行的集气站工艺优化运行方案。

关键词：大牛地气田两级增压加热节流水合物甲醇抑制剂集气站工艺优化

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夹断开关对“荧光-1”实验装置电流特性的影响

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强激光与粒子束 2018年第5期30卷 109-116页

作者：方东凡秦卫东孙奇志刘伟贾月松刘正芬赵小明中国工程物理研究院流体物理研究所脉冲功率科学与技术重点实验室四川绵阳621999

主要探讨了夹断开关对"荧光-1"实验装置输出电流特性的影响,利用Pspice软件对其在装置中起到的作用进行功能建模并分析其参数影响,同时开展初步调试实验并分析多组夹断开关导通性能及其同步性对负载电流的影响。仿真与实验结果表明:夹... 详细信息

主要探讨了夹断开关对"荧光-1"实验装置输出电流特性的影响,利用Pspice软件对其在装置中起到的作用进行功能建模并分析其参数影响,同时开展初步调试实验并分析多组夹断开关导通性能及其同步性对负载电流的影响。仿真与实验结果表明:夹断开关可有效改善负载电流脉宽,可使脉宽从原有3μs展宽至100μs,其导通电阻与电感参数均能明显影响电流幅值与脉宽。由实验波形结合仿真可知,夹断开关实际导通电阻约4mΩ,两支路耦合电感分别约为60,125nH,调试结果验证了夹断开关功能建模的正确性及其对脉宽展宽的有效性。

关键词：分时放电反场构形夹断开关磁化靶聚变

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大牛地气田气井油管钻铣除垢技术应用

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石油化工应用 2015年第1期34卷 122-125页

作者：刘争芬常辉罗满岐中石化华北分公司第一采气厂河南郑州450006

大牛地气田气井受产出水质特征影响,井内油管普遍有结垢现象,影响了气井生产,为了解决井内管柱结垢问题,提高气井生产能力,有必要寻找一种有效的气井油管除垢方法。根据大牛地气田气井结垢特征,通过对传统机械除垢技术的缺点分析,优选... 详细信息

大牛地气田气井受产出水质特征影响,井内油管普遍有结垢现象,影响了气井生产,为了解决井内管柱结垢问题,提高气井生产能力,有必要寻找一种有效的气井油管除垢方法。根据大牛地气田气井结垢特征,通过对传统机械除垢技术的缺点分析,优选确定采用机械钻铣除垢技术,根据大牛地气田气井管柱结构特点,自主设计了该除垢方法所需的井内油管除垢工具和钻铣液配方,制定了除垢施工作业方案,并预先在地面进行了油管除垢试验。最终选取了两口气井进行正式的现场钻铣除垢作业,有效除去了井内油管管柱的结垢物,气井取得了良好的增产效果,气井产量比除垢前增加30%~50%。通过与相关的其它除垢技术进行比较,如水力喷射除垢技术,钻铣除垢技术在气井油管除垢方面效果更好。

关键词：大牛地气田油管结垢钻铣除垢钻铣液水力喷射除垢

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基于油气开发工程的深部煤炭地下气化关键技术

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油气与新能源 2023年第1期35卷 77-81,100页

作者：刘争芬彭杰闫吉曾周瑞立中石化华北油气分公司石油工程技术研究院

煤炭地下气化技术(UCG)作为一种潜在的煤炭清洁开采手段,由于技术及经济等因素制约尚未规模化应用,仍处于工程试验阶段,需要进行关键技术攻关。调研国内外相关技术发展历程和现状后发现:工程试验项目多以浅部煤层为主,技术相对成熟,而... 详细信息

煤炭地下气化技术(UCG)作为一种潜在的煤炭清洁开采手段,由于技术及经济等因素制约尚未规模化应用,仍处于工程试验阶段,需要进行关键技术攻关。调研国内外相关技术发展历程和现状后发现:工程试验项目多以浅部煤层为主,技术相对成熟,而深部煤炭地下气化在环境保护方面更有优势,但是制约深部煤炭地下气化发展的气化炉构建和气化燃烧控制等关键技术还需进一步攻关试验。结合深部煤炭地下气化特点,利用油气开发工程上成熟的U型井精准对接技术、高温高压防腐技术、火驱油藏电点火技术、连续油管技术等,可针对性解决气化炉U型井连通、高温高压腐蚀、深部煤层原位点火、气化运行控制、气化炉燃烧监测等关键技术问题,推动深部煤炭地下气化技术进步,促进煤炭清洁开采产业发展。

关键词：煤炭地下气化油气开发工程气化炉构建电点火技术

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“荧光-1”实验装置研制与调试

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强激光与粒子束 2017年第9期29卷 110-118页

作者：方东凡孙奇志贾月松刘伟秦卫东田青韩文辉池原刘正芬李军赵小明中国工程物理研究院流体物理研究所脉冲功率科学与技术重点实验室四川绵阳621999

"荧光-1"是一套分时放电的大电流脉冲功率实验装置,主要用于反场构形预加热磁化等离子体靶(FRC)形成的物理过程、高温高密度磁化等离子体约束特性等研究,未来可作为磁化靶聚变研究的等离子体注入器。主要介绍该实验装置的构成及其调试... 详细信息

"荧光-1"是一套分时放电的大电流脉冲功率实验装置,主要用于反场构形预加热磁化等离子体靶(FRC)形成的物理过程、高温高密度磁化等离子体约束特性等研究,未来可作为磁化靶聚变研究的等离子体注入器。主要介绍该实验装置的构成及其调试实验结果,并简要描述在该装置上开展的FRC等离子体靶初步物理实验进展。调试实验结果表明,"荧光-1"实验装置初始磁场、磁镜、气体电离、θ箍缩分系统的放电电流/磁场或感应电场可分别达到110kA/0.3T,10kA/1.2T,400kA/0.25kV/cm,1.7 MA/3.4T。初步物理实验获得的FRC等离子体靶参数为:靶分界面半径约4cm、等离子体密度3.5×1016 cm-3、等离子体温度约200eV、靶寿命约3μs,同时清晰地观察到了FRC靶形成物理过程。分幅相机获取图像与二维磁流体程序计算图像基本吻合,验证了该装置的物理设计思路,也展示了该装置具备的物理实验能力。

关键词：脉冲功率反场构形磁化等离子体磁化靶聚变

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