發(fā)布時(shí)間：2020-05-27 16:36

【摘要】：本論文主要圍繞著EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)裝置上面的環(huán)向電荷交換復(fù)合光譜(Charge eXchange Recombination Spectroscopy, CXRS)診斷系統(tǒng)的標(biāo)定工作展開,系統(tǒng)的標(biāo)定工作可以歸納為三個(gè)大的方面,即空間原位標(biāo)定、波長(zhǎng)標(biāo)定和相對(duì)／絕對(duì)強(qiáng)度標(biāo)定。為了確保標(biāo)定的準(zhǔn)確性,一方面在實(shí)驗(yàn)開始之前完成了診斷系統(tǒng)的各個(gè)標(biāo)定,另一方面在EAST運(yùn)行實(shí)驗(yàn)期間利用等離子體本身的特性進(jìn)行了二次標(biāo)定并與前期的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。最后通過與其他診斷數(shù)據(jù)對(duì)比,驗(yàn)證了環(huán)向CXRS診斷系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。 通過對(duì)EAST裝置以及主要組成部件的介紹,說明了EAST的功能和目標(biāo),明確了CXRS診斷系統(tǒng)的工作環(huán)境和平臺(tái)。從CXRS診斷的原理出發(fā),提出了診斷系統(tǒng)固有的一些問題,強(qiáng)調(diào)了CXRS診斷在實(shí)驗(yàn)過程中需要注意的事項(xiàng)。 空間原位標(biāo)定是收光鏡頭組件在EAST裝置里安裝完成后進(jìn)行的,利用真空室內(nèi)部的幾何測(cè)量確定了各道觀測(cè)視線在切向中性束(Neutral Beam Injection, NBI)方向上的空間位置和角度。為了提高標(biāo)定精度,2015年EAST實(shí)驗(yàn)前,利用了真空測(cè)量組的機(jī)械臂,它能夠提供真空室內(nèi)部每一個(gè)點(diǎn)在EAST托卡馬克坐標(biāo)系下的絕對(duì)位置。 波長(zhǎng)標(biāo)定是為了確定探測(cè)器測(cè)量到的譜線的波長(zhǎng)值。這項(xiàng)工作從光譜儀的調(diào)試階段就已經(jīng)開始了,由于CXRS診斷系統(tǒng)要求光譜儀能夠進(jìn)行波長(zhǎng)掃描,這就需要把光柵固定在精密旋轉(zhuǎn)臺(tái)上,在確定波長(zhǎng)掃描范圍與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度關(guān)系時(shí)完成對(duì)波長(zhǎng)的標(biāo)定。由于從直入射狹縫進(jìn)入光譜儀的光在經(jīng)過光柵以后導(dǎo)致探測(cè)器上的像面彎曲,因此當(dāng)診斷系統(tǒng)搭建完成以后對(duì)于每一道觀測(cè)光路的光纖都要進(jìn)行單獨(dú)的波長(zhǎng)標(biāo)定；在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程中為了防止診斷系統(tǒng)特別是收光鏡頭組件受到周圍環(huán)境的影響出現(xiàn)波長(zhǎng)整體漂移的現(xiàn)象,還選出了三道光纖用標(biāo)準(zhǔn)燈照亮以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的實(shí)時(shí)標(biāo)定。 強(qiáng)度標(biāo)定是在上述兩項(xiàng)工作完成以后進(jìn)行的,將絕對(duì)強(qiáng)度已知的積分球均勻光源放置于EAST真空室內(nèi)專門設(shè)計(jì)的光學(xué)標(biāo)定平臺(tái)上,通過調(diào)整光源的位置使得光源出口分別對(duì)準(zhǔn)每一道觀測(cè)光路,用位于光譜儀出口處的CCD (Charged Coupled Device)探測(cè)器記錄下對(duì)應(yīng)的曝光時(shí)間以及探測(cè)器計(jì)數(shù)從而得到每一道觀測(cè)光路的絕對(duì)強(qiáng)度校正系數(shù)。 在EAST實(shí)驗(yàn)運(yùn)行期間,利用CXRS診斷系統(tǒng)獲得的初步結(jié)果對(duì)前期的標(biāo)定工作進(jìn)行了校正。首先利用CCD探測(cè)器上獲得的經(jīng)過了多普勒頻移的Da譜線計(jì)算了觀測(cè)視線與切向NBI的角度,從不同炮號(hào)和不同光譜儀獲得的結(jié)果來(lái)看,實(shí)驗(yàn)計(jì)算出來(lái)的結(jié)果與空間標(biāo)定的結(jié)果符合得很好。其次是利用等離子體本身發(fā)射出來(lái)的波長(zhǎng)已知的背景譜線對(duì)波長(zhǎng)標(biāo)定進(jìn)行了校核,進(jìn)一步提高了波長(zhǎng)標(biāo)定的精度。然后通過理論計(jì)算出來(lái)的軔致輻射強(qiáng)度與CXRS診斷系統(tǒng)測(cè)量到的軔致輻射強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比,兩者趨勢(shì)基本一致。本文嘗試了將CXRS診斷與直流束發(fā)射光譜(DC-BES)診斷結(jié)合起來(lái)計(jì)算C6+雜質(zhì)離子的密度信息,得到了初步結(jié)果,但是需要進(jìn)行深入地研究。 本文最后將CXRS診斷系統(tǒng)測(cè)量到的等離子體溫度與彎晶譜儀(X-ray Crystal Spectroscopy, XCS)診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)兩套診斷系統(tǒng)獲得的結(jié)果非常一致,驗(yàn)證了CXRS診斷系統(tǒng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

離子體溫度T和能量約束時(shí)間T：三者的乘積必須達(dá)到某一個(gè)數(shù)量級(jí)。人們?cè)谘芯窟^程中根據(jù)不同的物理模型得到了不同的判定條件，如圖1.1所示給出了磁約束聚變實(shí)驗(yàn)中廣泛采用的氖l#（D，T)聚變反應(yīng)的三種判定條件。能量得失相當(dāng)判據(jù)是要求聚變反應(yīng)釋放出來(lái)的能量和投入聚變反應(yīng)所消耗的能量相等；勞遜判據(jù)是假定等離子體釋放出來(lái)的總能量(包括聚變反應(yīng)釋放出來(lái)的能量和等離子體損失的能量）以某種效率轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，這部分電能剛好可以回授給等離子體_7補(bǔ)其損失的能量，這樣聚變反應(yīng)得以自持；點(diǎn)火判據(jù)是要利用聚變反應(yīng)釋放出來(lái)的a粒子（這種粒子占據(jù)了聚變反應(yīng)釋放出來(lái)的1/5的能量）來(lái)加熱等離子體，彌補(bǔ)等離子體的能量損失，使得聚變反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，從而聚變堆達(dá)到自持反應(yīng)的條件。在這三種判定條件中點(diǎn)火條件是要求最高的，為了實(shí)現(xiàn)聚變能的利用，這個(gè)條件是未來(lái)聚變堆必須達(dá)到的。1

katushka)的縮寫，它主要由環(huán)向磁場(chǎng)磁體、極向磁場(chǎng)磁體、歐姆變壓器和真空室組成(如圖2.1所示）。真空室內(nèi)充入的少量工作氣體（筑、l#等）在歐姆變壓器的作用下被擊穿放電成為等離子體，由于環(huán)向磁場(chǎng)和極向磁場(chǎng)的共同作用將工作等離子體約束在真空室中，再通過加料和輔助加熱系統(tǒng)，，可以將等離子體的密度和溫度進(jìn)一步提高以達(dá)到聚變反應(yīng)所需要的條件。OhmicPoloidal Field ^ 剛?丨MagrietsJjj^3^i*^5ZS5w-"-7 Field零fx S肞lasma Bp。|圖2.1托卡馬克基本結(jié)構(gòu)2.1.1磁體EAST的環(huán)向場(chǎng)磁體和極向場(chǎng)磁體都采用了超導(dǎo)技術(shù)，可以保證磁體線圈在運(yùn)行過程中不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生大量的熱量而使得線W無(wú)法正常工作，這一特點(diǎn)也使得EAST具有穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的能力。EAST的環(huán)向場(chǎng)磁體由16個(gè)D型線圈沿環(huán)向均勻布置[73]，如圖2.2所示。該線圈的主要材料是NbTi和Cu,采用了特殊的管內(nèi)電纜導(dǎo)體(Cable In ConduitConductor, CICC)繞制而成。線圈的工作溫度為3.8 K，工作電流為14.3 kA，在等離子體中心可以產(chǎn)生3.5T磁場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2683821