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hl-2m托卡马克平衡位形下的共振磁扰动场线圈优化

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HL-2M托卡马克平衡位形下的共振磁扰动场线圈优化

中国环流器二号m(hl-2m)托卡马克主机研制进展

中国核学会2019年学术年会

作者：陈海涛刘钺强周丽娜郝广周核工业西南物理研究院通用原子能大连理工大学

共振磁扰动(RmP)是一种有效的托卡马克边缘局域模(ELm)抑制方式,建设中的hl-2m托卡马克装置计划安装上下两组共16个在环向等距分布的RmP线圈。基于mARS-F程序计算线性、包含等离子体响应的判据,可以用以判断RmP对ELm的缓解效果。在此基... 详细信息

共振磁扰动(RmP)是一种有效的托卡马克边缘局域模(ELm)抑制方式,建设中的hl-2m托卡马克装置计划安装上下两组共16个在环向等距分布的RmP线圈。基于mARS-F程序计算线性、包含等离子体响应的判据,可以用以判断RmP对ELm的缓解效果。在此基础上,不考虑具体的工程实现,使用hl-2m在1.2 mA运行下的平衡,得到了RmP线圈在极向位置和极向尺寸的初步优化结果。结果表明,线圈极向尺寸对结果影响有限,线圈中心位置在40°附近最优。此外,在线圈单独供电的情况下,环向不同线圈的电流成余弦函数分布是比较常见的线圈电流配置。模拟结果表明,上下两组线圈的相位差对ELm缓解作用的效果有显著影响,实验上要选择合适的相位差。

关键词：共振磁扰动边缘局域模线圈优化 hl-2m托卡马克

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中国核电 2020年第6期13卷 747-752页

作者：刘永李强 hl-m研制团队核工业西南物理研究院四川成都610225

新建的中国环流器二号m(hl-2m)托卡马克装置,采用更为先进的结构与控制方式,其等离子体电流能力从国内现有的1兆安培提升到2.5兆安培以上,将大幅提升装置运行能力,开展面向ITER乃至未来聚变堆的等离子体科学技术问题的研究。本文介绍了H... 详细信息

新建的中国环流器二号m(hl-2m)托卡马克装置,采用更为先进的结构与控制方式,其等离子体电流能力从国内现有的1兆安培提升到2.5兆安培以上,将大幅提升装置运行能力,开展面向ITER乃至未来聚变堆的等离子体科学技术问题的研究。本文介绍了hl 2m装置主机设计背景,强调了等离子体科学研究的意义,重点介绍了主机的线圈、真空室和支撑结构的设计和研制进展,简要介绍了工程整体进展情况。

关键词： hl-2m托卡马克等离子体物理部件研制进展

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hl-2m装置磁探针研制

核聚变与等离子体物理 2021年第4期41卷 585-590页

作者：张均钊季小全孙腾飞梁绍勇王傲王金李佳鲜刘健杨青巍核工业西南物理研究院成者610041

介绍了hl-2m装置磁探针的研制,包括有效面积和极向布局的设计、骨架加工和探针绕制、有效面积和频率响应的标定以及定位安装。通过提高加工精度、有效面积的标定精度和定位安装精度,保证了磁探针系统的测量精度。目前,已经在hl-2m装置... 详细信息

介绍了hl-2m装置磁探针的研制,包括有效面积和极向布局的设计、骨架加工和探针绕制、有效面积和频率响应的标定以及定位安装。通过提高加工精度、有效面积的标定精度和定位安装精度,保证了磁探针系统的测量精度。目前,已经在hl-2m装置上完成了两组极向阵列的安装。

关键词： hl-2m托卡马克磁测量磁探针有效面积标定

hl-2m等离子体对共振磁扰动线圈电流相位响应的模拟

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核聚变与等离子体物理 2022年第1期42卷 63-70页

作者：陈海涛郝广周刘钺强周利娜陈谦段旭如核工业西南物理研究院成都610041 美国通用原子能公司圣地亚哥CA92186-5608 大连海事大学大连116026

在hl-2m托卡马克平衡位形(I_(p)=1.0mA,β_(N)=1.62,q_(95)=4.01)下,使用环形单流体程序mARS-F研究了等离子体对共振磁扰动(RmP)线圈电流相位差的响应。在最优相位差时,扰动磁场显著地改变边界层磁场的拓扑,形成明显的磁岛链,增加了等... 详细信息

在hl-2m托卡马克平衡位形(I_(p)=1.0mA,β_(N)=1.62,q_(95)=4.01)下,使用环形单流体程序mARS-F研究了等离子体对共振磁扰动(RmP)线圈电流相位差的响应。在最优相位差时,扰动磁场显著地改变边界层磁场的拓扑,形成明显的磁岛链,增加了等离子体在边界层的输运,降低了压强梯度,减小了对ELm的驱动。模拟结果显示,扰动场环向模数为n=1时,最优的相位差约为180°;n=2时,最优的相位差约为150°;n=4时,最优的相位差约为-30°。

关键词： hl-2m托卡马克外加扰动磁场等离子体共振响应

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hl-2m装置氦回收纯化系统的设计与调试

低温与超导 2023年第7期51卷 71-75页

作者：赵宏伟赵文清袁磊陈金龙付猷昆李强中核第四研究设计工程有限公司石家庄050021 核工业西南物理研究院成都610225

核工业西南物理研究院为hl-2m托卡马克装置建设了一套氦回收纯化系统,主要包括氦气存储系统、氦气回收系统及氦气纯化系统。其中氦气存储系统最大存储能力6 240 m^(3);氦气回收系统主要包括一套50 m3/h高压活塞压缩机;氦气纯化系统的核... 详细信息

核工业西南物理研究院为hl-2m托卡马克装置建设了一套氦回收纯化系统,主要包括氦气存储系统、氦气回收系统及氦气纯化系统。其中氦气存储系统最大存储能力6 240 m^(3);氦气回收系统主要包括一套50 m3/h高压活塞压缩机;氦气纯化系统的核心设备是一套120 m^(3)/h高压纯化器氦气。利用高压压缩及低温冷凝吸附原理,目前该系统开展了压力管道耐压测试,氦压缩机性能测试以及回收纯化性能调试,压机整机泄露率达到0.7×10^(-8)Pa.m/s满足要求。出口氦气中的氮含量0.01 ppm,水含量1.46 ppm,碳氢化合物含量0.31 ppm,油含量2.92 ppb,出口纯度稳定在99.999%以上,达到设计要求。hl-2m装置氦回收纯化系统的调试成功,将提升后续低温系统的氦气液化和分配能力,为hl-2m装置的稳定运行提供保障。

关键词： hl-2m托卡马克氦回收纯化系统活塞压缩机纯化器

hl-2m内部共振磁扰动线圈的初步设计及应力与热分析

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HL-2M内部共振磁扰动线圈的初步设计及应力与热分析

作者：岑义顺华中科技大学

学位级别：硕士

核工业西南物理研究院(SWIP)正在运行的常规铜导体托卡马克装置hl-2A正在改造为hl-2m装置，装置将充分继承原装置运行、实验、加热和控制灵活等特性。hl-2m上规划的等离子体辅助加热总功率将达到20mW，从而获得高比压β、高能量约束时... 详细信息

核工业西南物理研究院(SWIP)正在运行的常规铜导体托卡马克装置hl-2A正在改造为hl-2m装置，装置将充分继承原装置运行、实验、加热和控制灵活等特性。hl-2m上规划的等离子体辅助加热总功率将达到20mW，从而获得高比压β、高能量约束时间和高自举电流的等离子体，使之更有利于研究高品质高参数的近堆芯等离子体的相关物理问题。为了控制和研究高品质高参数的等离子体，hl-2m装置将在真空室内布置共振磁扰动（RmP）线圈以抑制等离子体的边界局域模（ELm）和电阻壁模（RWm）等磁流体动力学（mHD）不稳定性，同时线圈可用于补偿装置的误差场，改善等离子体约束。线圈通过的最大电流5kA，频率从直流到约1kHz，真空室上半部分环向均布两组线圈（1×6，1×18），下半部分的线圈与上半部分对称。内部RmP线圈需要解决在非常有限的空间内实现固定支撑、绝缘、真空密封等难题，且线圈要能够承受较大的电磁载荷和热载荷。本文对hl-2m装置内部RmP线圈的机械结构、固定支撑、绝缘、真空密封等进行了初步设计，并采用有限元分析方法，对线圈的支撑结构进行了优化，使线圈上电磁力引起的应力达到最小，进而进行强度校核与寿命计算，同时，对正常运行和高温烘烤300℃两种工况下线圈的温升以及相应的热应力进行了计算，评估了热应力都在可以接受的范围内，不同工况下线圈进行水冷的冷却时间等计算结果也在文中做了介绍。

关键词： hl-2m托卡马克共振磁扰动线圈有限元分析

同方学位论文库评论

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hl-2m PF不对称电源设计

电源世界 2018年第3期 25-29页

作者：吴一刘晓龙李华俊王驰核工业西南物理研究院

hl-2m托卡马克装置的PF电源有着特殊的电压电流要求,其电流呈现出极不对称的特性,本文通过PWm电流跟踪技术,在mATLAB上对PF电源的运行方案进行了初步的仿真,验证了此种方案的可行性,并给出了相关器件的理论参数,为下一步的工程设计提供... 详细信息

hl-2m托卡马克装置的PF电源有着特殊的电压电流要求,其电流呈现出极不对称的特性,本文通过PWm电流跟踪技术,在mATLAB上对PF电源的运行方案进行了初步的仿真,验证了此种方案的可行性,并给出了相关器件的理论参数,为下一步的工程设计提供参考。

关键词： hl-2m托卡马克 PF电源 mATLAB仿真 PWm电流跟踪技术

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hl-2m装置汤姆逊散射系统杂散激光分析

HL-2M装置汤姆逊散射系统杂散激光分析

托卡马克混合运行模式下电子回旋波杂散辐射数值模拟

中国核学会2019年学术年会

作者：刘春华黄渊冯震王瑜琴侯智培核工业西南物理研究院

本文主要通过光学追迹软件优化激光吞食器的设计,分析其对整个激光散射系统的影响,并给出最终有效的设计方案及hl-2m激光散射系统的杂散光水平。需要安装在hl-2m装置真空室内部弱场测中平面内壁上的激光吞食器,采用与ITER装置上边缘激... 详细信息

本文主要通过光学追迹软件优化激光吞食器的设计,分析其对整个激光散射系统的影响,并给出最终有效的设计方案及hl-2m激光散射系统的杂散光水平。需要安装在hl-2m装置真空室内部弱场测中平面内壁上的激光吞食器,采用与ITER装置上边缘激光散射系统类似的"折线形"薄片结构,薄片的厚度为0.5 mm,叠放的排列间隔1 mm,脉冲激光垂直进入之后通过在薄片之间的反射吸收激光能量。通过光学追迹软件模拟发现,设置表面属性为"mirror",且阈值设置为0.001,当第一部分和第二部分的弯折角度都为5°时,没有光线从消光器反射出来,且30%的激光能量可以沉积在第一部分和第二部分,可以避免大部分激光能量聚集在第一部分,延长激光吞食器的使用寿命。参考ITER上激光吞食器的研究结果,测量钼(激光吞食器)、不锈钢(激光入射管道)和石墨(真空室第一壁)的双向散射分布函数(BSDF),拟合结果到ABg函数并载入光线追迹软件,可以分析杂散激光在hl-2m装置内部的分布情况。通过模拟发现优化激光吞食器的设计结构,并在外面增加杂散激光反射吸收层,可以降低杂散激光在hl-2m激光散射系统散射光接收窗口位置的水平,满足hl-2m激光散射系统测量需要。

关键词：汤姆逊散射杂散光激光吞食器 hl-2m托卡马克

来源： cnki会议评论

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核聚变与等离子体物理 2023年第3期43卷 332-339页

作者：姜欣辰郑平卫龚学余邓盛李春艳石梅玲姚少林南华大学资源环境与安全工程学院衡阳421001 南华大学核科学技术学院衡阳421001

电子回旋波(EC波)在等离子体加热与电流驱动过程中未被等离子体完全吸收时将会产生杂散辐射。在hl-2m托卡马克三种混合运行模式参数条件下,利用TORAY-GA程序扫描105GHz EC波中平面发射时的环向和极向发射角,以EC波功率吸收份额η>η_(c)... 详细信息

电子回旋波(EC波)在等离子体加热与电流驱动过程中未被等离子体完全吸收时将会产生杂散辐射。在hl-2m托卡马克三种混合运行模式参数条件下,利用TORAY-GA程序扫描105GHz EC波中平面发射时的环向和极向发射角,以EC波功率吸收份额η>η_(c)(η_(c)=95%)作为判断能有效避免杂散辐射的标准,开展EC波功率吸收数值模拟。研究发现发射角是影响EC波不完全吸收造成杂散辐射的关键因素之一。在n_(e1)=4.6×10^(19)m^(−3)、T_(e1)=7.41keV、I_(p1)=1mA和n_(e2)=5×10^(19)m^(−3)、T_(e2)=6.95keV、I_(p2)=1mA的参数条件下,能够有效避免杂散辐射的EC波发射角超过设计范围,在设计发射角范围内调节EC波发射角进行加热和电流驱动时可以忽略杂散辐射的影响。当参数为n_(e3)=6.5×10^(19)m^(−3)、T_(e3)=6.62keV、I_(p3)=0.95mA,设计发射角度范围中有一大部分会使得EC波有非常低的波功率吸收份额,需要特别注意杂散辐射。除发射角度外,电子密度是影响杂散辐射的另一个关键因素,电子温度影响非常小,可以忽略不计。

关键词：杂散辐射电子回旋波加热与电流驱动 hl-2m托卡马克