本論文闡述了KTX反場(chǎng)箍縮裝置中磁流體不穩(wěn)定的反饋控制系統(tǒng)的物理設(shè)計(jì)與對(duì)m=1撕裂模與電阻壁模進(jìn)行反饋控制的優(yōu)化研究。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)在建的KTX裝置是國內(nèi)第一個(gè)大型反場(chǎng)箍縮實(shí)驗(yàn)裝置,肩負(fù)著探索先進(jìn)反場(chǎng)箍縮（RFP）裝置理念的使命。反場(chǎng)箍縮位形中同時(shí)存在多種不穩(wěn)定模式,其中電阻壁模限制了放電時(shí)間和等離子體電流的提升,撕裂�？赡軒怼版i�！爆F(xiàn)象,引起嚴(yán)重的等離子體-壁相互作用,甚至可能導(dǎo)致放電的提前終止。為了拉長放電時(shí)間,提供約束表現(xiàn),必須同時(shí)對(duì)撕裂模和電阻壁模進(jìn)行反饋控制。首先,完成了KTX反饋控制系統(tǒng)的物理設(shè)計(jì)。反饋控制系統(tǒng)由傳感器陣列、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和數(shù)字PID控制器三部分組成。根據(jù)需要控制目標(biāo)模式數(shù),設(shè)計(jì)出來的傳感器陣列由4x48個(gè)鞍形傳感器和位于其中心的磁探針構(gòu)成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)是覆蓋整個(gè)表面的4x24個(gè)主動(dòng)鞍形線圈,每一線圈由功放獨(dú)立供電。數(shù)字PID控制器是控制系統(tǒng)的核心,控制循環(huán)周期為200μs。在實(shí)踐中,KTX反饋控制系統(tǒng)可以工作在“智能殼”和“模式控制”方案下,反場(chǎng)箍縮中最先進(jìn)的“清潔模式控制”的方法也將被應(yīng)用。借助KTX豐富的磁探針信號(hào),可以利用擾動(dòng)磁場(chǎng)的極向或環(huán)向分量進(jìn)行反饋,... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：142 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

核裂變和核聚變反應(yīng)與核子數(shù)的關(guān)系

要建立相應(yīng)的受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)堆。其中典型的熱核聚變反應(yīng)主要指的是氫的同位素氖氣聚變反應(yīng)，反應(yīng)過程見圖1.2。5)公h4He + 3.5 MeVn + 14.1 MeV圖1.2氖-氣（D-T)聚變反應(yīng)過程示意圖氖氣聚變反應(yīng)的主要特征可以從反應(yīng)方程看出：D+T+4He+n+17.6MeV;反應(yīng)過程中，氖（D)氣(T)“融合”為一個(gè)氦原子（4He)，同時(shí)釋放出一個(gè)中子（11)，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是質(zhì)能轉(zhuǎn)化的過程，一次氖氣聚變反應(yīng)將釋放17.6MeV的能量。地球上，氖在海水里大量存在，但是氣的壽命極短，自然界中很難找到氣，幸運(yùn)的是可以通過鋰原子與聚變反應(yīng)中產(chǎn)生的中子發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生氣原子，而地球上鋰的儲(chǔ)量是相當(dāng)可觀的。與裂變堆相比，受控?zé)岷司圩兙哂性牧蟽?chǔ)量大、燃料釋熱效率高、對(duì)環(huán)境福射污染小及安全性高等優(yōu)點(diǎn)。在低能量狀態(tài)下

圖1.3 ITER裝置模型示意圖Stellarator) [7]是一種三維磁場(chǎng)位形，具有內(nèi)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行過電流驅(qū)動(dòng)來維持放電[3]。作為聚變反應(yīng)堆，相較于托優(yōu)點(diǎn)：（1)無需歐姆感應(yīng)或其他電流驅(qū)動(dòng)手段，它是自然向電流很小甚至為零，因此激發(fā)大破裂的可能性大大減星器磁場(chǎng)所需的線圈系統(tǒng)的技術(shù)復(fù)雜程度遠(yuǎn)高于托卡馬成本大大增加，同時(shí)還會(huì)使可達(dá)到的最大磁場(chǎng)強(qiáng)度受到更（Reversed Field Pinch, RFP) [8]是一種軸對(duì)稱的環(huán)形位離子體電流和相對(duì)比較高的比壓值，其磁拓?fù)溆傻入x子體主導(dǎo)[9]。不同于托卡馬克中約束依賴于非常大的環(huán)向磁向磁場(chǎng)的徑向變化帶來強(qiáng)烈的磁剪切，可以在安全因子q<的環(huán)向磁場(chǎng)來穩(wěn)定等離子體。典型的平衡磁場(chǎng)剖面見圖1.是縱場(chǎng)在靠近等離子體邊界處出現(xiàn)反向，極向磁場(chǎng)和環(huán)向


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