托卡馬克裝置是目前最有希望實(shí)現(xiàn)可控核聚變的技術(shù),對人類探索未來清潔能源有著重要意義。極向場磁體系統(tǒng)是托卡馬克中產(chǎn)生、維持和控制等離子體電流的關(guān)鍵子系統(tǒng),對磁體線圈的電流及饋電設(shè)計是托卡馬克放電實(shí)驗(yàn)研究的基本課題之一。本文通過分析極向場磁體線圈與等離子體之間的電磁關(guān)系,對準(zhǔn)雪花偏濾器位形放電極向場線圈電流的設(shè)計、線圈饋電方式的優(yōu)化設(shè)計、等離子體交流放電極向場線圈電流設(shè)計等問題進(jìn)行了研究,具體內(nèi)容和創(chuàng)新如下:(1)推導(dǎo)了超導(dǎo)聚變裝置等離子體平衡方程,建立等離子體電流模型,并詳細(xì)介紹了所有影響等離子體與極向場線圈電磁關(guān)系的參數(shù)。(2)研究了極向場線圈電流對等離子體位形的控制作用,通過求解單線圈電流擾動下的等離子體自由邊界平衡問題,計算了等離子體位形與磁通分布對線圈電流的響應(yīng),通過擬合多線圈電流擾動下等離子體磁通分布的響應(yīng),優(yōu)化了用于位形控制的等離子體磁通響應(yīng)矩陣,證明了與目前計算響應(yīng)矩陣的方法相比,其精度更高。(3)研究了不同等離子體位形參數(shù)對應(yīng)的平衡極向場線圈電流,通過正交實(shí)驗(yàn)法,解決了準(zhǔn)雪花偏濾器位形設(shè)計中遇到的極向場線圈電流過大的問題,發(fā)現(xiàn)了在設(shè)計放電平衡位形時,可以通過調(diào)整位形參數(shù)來...

【文章頁數(shù)】：120 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 受控核聚變與托卡馬克裝置
        1.1.1 受控核聚變發(fā)展歷史
        1.1.2 托卡馬克裝置
    1.2 托卡馬克極向場磁體系統(tǒng)
        1.2.1 磁體線圈分布與功能
        1.2.2 磁體線圈電源
        1.2.3 等離子體控制
    1.3 課題研究意義
    1.4 論文結(jié)構(gòu)
第二章 等離子體平衡方程與電流模型
    2.1 Grad-Shafranov平衡方程
    2.2 等離子體電流模型
        2.2.1 GAQ電流模型和多項(xiàng)式電流模型
        2.2.2 等離子體形狀
        2.2.3 等離子體電流剖面參數(shù)
        2.2.4 等離子體電路模型
    2.3 本章小結(jié)
第三章 EAST等離子體對極向場磁體電流的響應(yīng)
    3.1 等離子體自由邊界平衡計算
        3.1.1 格林函數(shù)計算
        3.1.2 自由邊界平衡計算流程
        3.1.3 仿真計算程序
    3.2 單線圈電流擾動下等離子體響應(yīng)
    3.3 多線圈電流擾動下等離子體響應(yīng)
    3.4 本章小結(jié)
第四章 EAST極向場磁體饋電優(yōu)化
    4.1 等離子體固定邊界平衡計算
        4.1.1 計算方法與程序
        4.1.2 計算案例
    4.2 準(zhǔn)雪花偏濾器位形放電PF線圈電流優(yōu)化
        4.2.1 雪花偏濾器位形介紹
        4.2.2 準(zhǔn)雪花偏濾器位形打擊點(diǎn)優(yōu)化
        4.2.3 準(zhǔn)雪花偏濾器位形平衡設(shè)計
        4.2.4 正交實(shí)驗(yàn)法
        4.2.5 放電位形及PF線圈電流優(yōu)化
    4.3 極向場線圈饋電方式優(yōu)化
        4.3.1 PF線圈分布式和集中式一體化的饋電方式
        4.3.2 不同放電模式等離子體參數(shù)對PF電流的影響
        4.3.3 ITER PF線圈饋電方式
    4.4 本章小結(jié)
第五章 托卡馬克交流運(yùn)行極向場磁體饋電設(shè)計
    5.1 托卡馬克交流運(yùn)行
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)研究背景
        5.1.2 理論研究背景
    5.2 J-text托卡馬克
    5.3 等離子體電流反向時的平衡位形構(gòu)建
        5.3.1 歸一化G-S方程推導(dǎo)與求解
        5.3.2 等離子體電流過零時的平衡位形
        5.3.3 等離子體電流翻轉(zhuǎn)時的平衡位形
    5.4 鐵芯托卡馬克固定邊界平衡計算
        5.4.1 計算方法
        5.4.2 等離子體電流過零時線圈電流計算結(jié)果
        5.4.3 等離子體電流翻轉(zhuǎn)時線圈電流計算結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)活動及成果情況



本文編號：3845064