【摘要】：托卡馬克裝置運(yùn)行中常會(huì)出現(xiàn)等離子體破裂現(xiàn)象,等離子體破裂過程中釋放的巨大電磁能量會(huì)對(duì)裝置真空室造成極大危害。J-TEXT實(shí)驗(yàn)室針對(duì)等離子體破裂問題提出了一種新的基于電磁能量轉(zhuǎn)移的破裂危害緩解方法,該方法可將破裂階段耗散在真空室內(nèi)的部分電磁能量耦合出裝置,通過減少破裂階段耗散在真空室內(nèi)的總電磁能量來達(dá)到緩解破裂危害的效果。直接在J-TEXT托卡馬克裝置上針對(duì)該方法進(jìn)行改造并開展實(shí)驗(yàn)有一定風(fēng)險(xiǎn)和難度,因此需要先建立一個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展相關(guān)驗(yàn)證工作,為在J-TEXT裝置上開展破裂電磁能量轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)研究做好預(yù)研。本文針對(duì)這一需求設(shè)計(jì)并搭建了一個(gè)可用于模擬J-TEXT裝置等離子體破裂及電磁能量轉(zhuǎn)移過程的模擬平臺(tái),通過在模擬平臺(tái)上開展電磁能量轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)對(duì)電磁能量轉(zhuǎn)移方法進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)研究。本文通過對(duì)J-TEXT裝置的破裂電磁能量耗散過程及破裂電磁能量轉(zhuǎn)移的原理進(jìn)行深入研究,構(gòu)建了模擬平臺(tái)模擬等離子體破裂及電磁能量轉(zhuǎn)移過程的等效電路模型,并從原理上證明了模擬平臺(tái)與J-TEXT裝置在電磁能量流動(dòng)上的等效性。在等效電路模型的基礎(chǔ)上完成了模擬平臺(tái)方案設(shè)計(jì),并利用MAXWELL電磁分析軟件和Simulink電路仿真軟件對(duì)模擬平臺(tái)進(jìn)行仿真分析,確定平臺(tái)各部分參數(shù)選取的合理性。根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容搭建了破裂電磁能量轉(zhuǎn)移模擬平臺(tái),通過開展初步電磁能量轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模擬平臺(tái)設(shè)計(jì)的合理性及電磁能量轉(zhuǎn)移方法的可行性。為進(jìn)一步研究該方法所能起到的破裂緩解效果,本文分析研究了能量轉(zhuǎn)移線圈安裝位置、回路電阻大小及線圈匝數(shù)對(duì)能量轉(zhuǎn)移效率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,能量轉(zhuǎn)移線圈回路電阻越小、安裝位置越靠近等離子體線圈,能量轉(zhuǎn)移效率越高,而線圈匝數(shù)的影響非常小。模擬平臺(tái)上能通過能量轉(zhuǎn)移線圈導(dǎo)出的最大電磁能量占平臺(tái)總儲(chǔ)能的35.72%,能減小破裂階段約42.93%的耗散在等離子體線圈上的電磁能量。模擬平臺(tái)實(shí)驗(yàn)結(jié)果從原理上驗(yàn)證了電磁能量轉(zhuǎn)移方法的可行性,并為將在J-TEXT裝置上開展的電磁能量轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)研究提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TL631.24

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本文編號(hào)：2734453