本文詳細(xì)介紹了 EAST裝置上的快離子損失診斷系統(tǒng)及初步應(yīng)用。著眼于未來ITER實現(xiàn)高功率長脈沖穩(wěn)態(tài)等離子體的運行目標(biāo),在近幾年的發(fā)展中,EAST已經(jīng)在等離子體輔助加熱、等離子體磁位形控制、等離子體診斷以及物理研究方面取得了很大進(jìn)展,而且獲得世人矚目的成就。EAST目前已發(fā)展了多種高功率輔助加熱系統(tǒng),主要有低雜波加熱系統(tǒng)、離子回旋加熱系統(tǒng)、電子回旋加熱系統(tǒng),以及中性束加熱系統(tǒng),總加熱和電流驅(qū)動功率大于20MW。這些輔助加熱系統(tǒng),為裝置提供了豐富的快離子源,有助于實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高性能等離子體。然而,第一軌道損失以及不穩(wěn)定性等因素的存在,會造成快離子的損失。這些損失的快離子,不僅會降低輔助加熱效率,影響燃燒等離子體性能,甚至?xí)䦟ρb置第一壁造成破壞。因此EAST上快離子損失診斷的建立以及快離子損失行為的研究是非常關(guān)鍵及必要的。這篇論文重點介紹新建的FILD系統(tǒng),主要組成部分包括探測系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、成像光路系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)四個部分。基于閃爍體的快離子損失探針是用于測量托卡馬克裝置中損失快離子的重要診斷,安裝在EAST上J窗口中平面偏上的位置。損失的快離子經(jīng)過探測系統(tǒng)的準(zhǔn)直系統(tǒng)中前孔和后縫,最終打擊到探測系統(tǒng)中閃爍體屏上。利用驅(qū)動系統(tǒng)不僅可以使得探測系統(tǒng)在裝置中快速的往復(fù)運動,而且在正場、反場實驗放電時,保證了可以迅速的改變探測系統(tǒng)準(zhǔn)直孔的方向,及時的進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)的采集工作。為了將探頭中閃爍體上探測到的快離子損失的信號進(jìn)行放大并收集,在快離子損失診斷系統(tǒng)中設(shè)計了成像光路系統(tǒng),并將閃爍體上的光收集到兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上。并將閃爍體上的光經(jīng)過束分光器收集到兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上。一束光傳輸?shù)紺CD高速相機(jī)(Phantom V2010)采集系統(tǒng),并對閃爍體屏上的熒光圖像進(jìn)行記錄,可以得到任意幀數(shù)時損失快離子的俯仰角以及回旋半徑的信息。另一束光傳輸?shù)?5道通路的PMT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,可以獲得快離子損失信號隨時間演化的信息。其中PMT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有可以獨立設(shè)置各道放大倍數(shù)的獨特的優(yōu)點,并且可以對每個通道依次巡檢在實驗放電時可以對損失診斷系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。在診斷系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善的過程中進(jìn)行了診斷驗證以及快離子損失基本行為的研究。首先,在中性束和離子回旋加熱注入時,都觀測到快離子損失的現(xiàn)象,且兩套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變化是相一致的,很好的驗證了診斷系統(tǒng)的可靠性。其次,研究了在不同放電條件對快離子損失的影響,其中在H-mode放電中快離子損失信號會隨著ELMs而變化;以及在共振磁擾動和超聲分子束的放電條件下,觀測到快離子損失增加的現(xiàn)象。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TL631.24
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 可控核聚變簡述
        1.1.1 核聚變能源的優(yōu)勢
        1.1.2 磁約束聚變的研究
        1.1.3 高能粒子物理研究
    1.2 EAST簡介
    1.3 本論文的研究概述
        1.3.1 研究背景與意義
        1.3.2 研究目的和內(nèi)容
        1.3.3 本論文內(nèi)容組成
第二章 快離子損失行為綜述
    2.1 快離子基本行為
        2.1.1 快離子的產(chǎn)生
        2.1.2 快離子的輸運與損失
    2.2 快離子損失行為的概述
        2.2.1 第一軌道損失
        2.2.2 邊界擾動以及外加磁擾動對快離子行為的影響
        2.2.3 MHD對快離子損失行為的影響
    2.3 快離子損失測量原理
        2.3.1 診斷原理
        2.3.2 國內(nèi)外研究
    2.4 本章小結(jié)
第三章 EAST上快離子損失診斷的研究
    3.1 基本結(jié)構(gòu)組成
    3.2 快離子探測系統(tǒng)
        3.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.2.2 安裝的位置
        3.2.3 閃爍體的選擇
    3.3 驅(qū)動系統(tǒng)
    3.4 光學(xué)收集系統(tǒng)
    3.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        3.5.1 CCD數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        3.5.2 PMT數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
    3.6 本章小結(jié)
第四章 快離子損失實驗行為的初步研究
    4.1 中性束加熱條件下快離子損失基本行為
        4.1.1 不同縱場方向的影響
        4.1.2 同向、反向束離子基本行為
    4.2 逃逸電子和快電子對快離子損失的影響
    4.3 離子回旋共振加熱條件下快離子損失基本行為
    4.4 共振磁擾動對快離子損失行為的影響
    4.5 H-mode放電中邊界局域模對快離子損失行為的影響
    4.6 超聲分子束對快離子損失行為的影響
    4.7 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 論文結(jié)論
    5.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2878104