【摘要】：磁約束核聚變是目前人類解決能源問題最有希望的途徑之一,托卡馬克裝置則是目前最有希望進入實際應(yīng)用的磁約束聚變裝置類型。對等離子體電流與極向場電流進行精確測量是托卡馬克裝置運行的基礎(chǔ)�；谄窆夥ɡ谛�(yīng)的光纖電流傳感器在工業(yè)界已經(jīng)取得了非常成功的應(yīng)用,對于穩(wěn)態(tài)托卡馬克裝置,電流傳感器要能在復(fù)雜情況下長時間高精度的工作,而光纖電流傳感器相比于傳統(tǒng)電流傳感器有著許多無可比擬的優(yōu)勢。一套由2臺光纖等離子體電流傳感器和12臺光纖極向場電流傳感器組成的光纖電流測量系統(tǒng)已經(jīng)成功的安裝并運行在EAST裝置。本論文首先介紹了閉環(huán)控制的反射式光纖電流傳感器的工作原理。針對EAST極向場母排處會有較大的溫度波動,使用了多種手段對光纖電流傳感器傳感頭進行了溫度漂移補償。使用Allan方差法對傳感器的噪聲來源進行了分析并以此為依據(jù)建立了光纖電流傳感器的噪聲模型。由于EAST極向場母排的排列非常密集,對安裝于其中的光纖傳感頭會造成一定的磁串?dāng)_,通過對傳感頭結(jié)構(gòu)的研究給出了傳感頭磁串?dāng)_的模型,并根據(jù)該模型提出了傳感頭磁串?dāng)_的抑制方案。在實際使用中這12臺傳感器都表現(xiàn)出了很好的測量精度。針對EAST每輪實驗前的真空室高溫真空烘烤;裝置在運行時因為巨大的電磁力沖擊而出現(xiàn)震動,聚變反應(yīng)產(chǎn)生的大量中子輻射以及裝置周圍嚴(yán)苛的電磁環(huán)境。對光纖電流傳感器的相關(guān)部件展開了真空高溫烘烤老化研究測試,震動沖擊響應(yīng)研究與測試,中子輻照效應(yīng)研究與測試以及電磁干擾研究測試,有力的論證了將光纖電流傳感器用于EAST裝置等離子體電流測量的可行性。開發(fā)了將保偏光纖從真空室引出至大氣環(huán)境的高性能保偏光纖真空穿墻法蘭。研究了光纖電流傳感器標(biāo)度系數(shù)非線性誤差的來源,在安裝前進行了非線性誤差的標(biāo)定補償。針對EAST真空室內(nèi)部復(fù)雜的安裝環(huán)境,給出了切實可行的光纖傳感頭安裝方案。實際測試中,這兩臺傳感器在EAST裝置上不僅對電流的測量精度非常好,對于等離子體破裂期間快速變化的等離子體電流也進行了成功響應(yīng)。光纖等離子體電流傳感器已用于EAST裝置等離子體放電的反饋控制。
【圖文】：

圖１．１全球能源需求統(tǒng)計１１１逡逑目前人類關(guān)于能源獲取的研究聚焦于核能的開發(fā)應(yīng)用上

同心圓磁場下的不同帶電粒子的派移i=i
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL631.24;TP212

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本文編號：2648420