【摘要】：等離子體大破裂是托卡馬克裝置運(yùn)行無法完全避免的災(zāi)難性事件,它會在極短時(shí)間內(nèi)釋放出等離子體儲存的能量,熱猝滅和電流猝滅可能會對裝置造成如下嚴(yán)重危害:極高的局部熱負(fù)荷、強(qiáng)電磁應(yīng)力和高能逃逸電流。因此,大破裂的預(yù)測、避免和緩解是高優(yōu)先級的研究課題,在J-TEXT托卡馬克上進(jìn)行破裂預(yù)測和緩解策略的研究,可以積累相關(guān)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn),為其它裝置上的相關(guān)研究提供參考。本文以J-TEXT破裂放電數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),首先分析J-TEXT等離子體破裂的主要原因和可能的過程機(jī)制,然后將其分為幾種主要類型進(jìn)行研究。針對最重要的密度極限破裂類型,基于物理機(jī)制和破裂現(xiàn)象的分析,應(yīng)用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行多參數(shù)建模研究,對密度極限破裂進(jìn)行了系統(tǒng)研究。論文建立了包含多種密度極限相關(guān)診斷信號的優(yōu)化模型,測試發(fā)現(xiàn)該模型在提前5ms的情況下能預(yù)測近80%的密度極限破裂,該模型不僅適用于密度極限破裂預(yù)測,而且非常適合進(jìn)行高密度放電下的破裂避免。通過模型的參數(shù)分析對J-TEXT上的密度極限破裂現(xiàn)象和機(jī)制做出了合理的解釋,并結(jié)合外加擾動場對撕裂模不穩(wěn)定性和破裂的影響作了簡單討論。最后,本文提出了一種優(yōu)化的級聯(lián)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,通過合理的訓(xùn)練能夠在保證80%以上成功率的基礎(chǔ)上降低失敗率至5%左右,對裝置的正常運(yùn)行意義重大。破裂預(yù)測的根本目的在于進(jìn)行破裂避免或者緩解,大量氣體注入(MGI)和彈丸注入是目前主要的破裂緩解手段。為滿足破裂物理實(shí)驗(yàn)需求,我們在J-TEXT上建立起了兩套MGI系統(tǒng)。論文對MGI系統(tǒng)的閥門結(jié)構(gòu)和參數(shù)、脈沖電源原理和補(bǔ)氣氣路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)做了分析介紹,并基于相關(guān)硬件和實(shí)驗(yàn)需求設(shè)計(jì)了一套雙閥門破裂緩解實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)。該實(shí)驗(yàn)控制系統(tǒng)經(jīng)過多輪實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和優(yōu)化后表現(xiàn)良好,取得了一系列有意義的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TL631.24

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2735285