托卡馬克裝置被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)可控核聚變的重要途徑之一。超導(dǎo)磁體線圈及其電源系統(tǒng)是超導(dǎo)托卡馬克裝置的重要組成部分,其磁場耦合性強(qiáng)、電路復(fù)雜,可能產(chǎn)生的電弧現(xiàn)象對裝置的安全運(yùn)行與可靠保護(hù)至關(guān)重要。電弧機(jī)理復(fù)雜、不易建模、難以與外部復(fù)雜電路集成,故而電弧以及外部電路的響應(yīng)難以完整的模擬與分析。本文以托卡馬克超導(dǎo)磁體及電源系統(tǒng)為背景,對電弧模型及其工程應(yīng)用展開了詳細(xì)的研究。首先,本文介紹了電弧的基礎(chǔ)理論并對常用電弧模型進(jìn)行分析與評估,詳細(xì)介紹了適合托卡馬克領(lǐng)域工程應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停↘ronhardt模型）,氣體電弧模型（Holmes模型）以及熔斷器電弧模型（Wright模型）的機(jī)理與推導(dǎo)過程、求解方法并分析了應(yīng)用時存在的問題。本文在第三章闡述了超導(dǎo)磁體電弧故障模型研究和應(yīng)用。以ITER縱場磁體系統(tǒng)為例,首先,分析了可能發(fā)生的電弧故障類型,改進(jìn)與優(yōu)化了 Kronhardt模型與Holmes模型,基于電極燒蝕理論,引入了電弧燃燒速度及弧長變化的時域計(jì)算方法,解決了仿真模型的收斂性和電弧弧長變化的建模問題,實(shí)現(xiàn)了可嵌入仿真電路的非線性時變電弧模型;其次,對ITER縱場磁體系統(tǒng)的外電路進(jìn)行了建模:基于線圈內(nèi)... 

【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

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＩＴＥＲ裝置示意圖??

?第１章緒論???中心嫌線管麵瓦??縱場線圈￣￣—??真空室??圖１．１?ＩＴＥＲ裝置示意圖??１．１．２?ＫＳＴＡＲ裝置及磁體系統(tǒng)??ＫＳＴＡＲ是由韓國國家聚變研宄所負(fù)責(zé)完成的超導(dǎo)托卡馬克核聚變裝置，主??體工程于２００７年竣工，２００８年開始產(chǎn)生等離子體［１Ｍ６］。ＫＳＴＡＲ是世界上首個??采用新型超導(dǎo)磁體（Ｎｂ３Ｓｎ）材料產(chǎn)生磁場的全超導(dǎo)聚變裝置。ＫＳＴＡＲ裝置的超導(dǎo)??磁體線圈由１６個縱場線圈及４對中心螺線管線圈（ＰＦ１－４）和３對極向場線圈（ＰＦ５－??７）構(gòu)成，所有線圈上下對稱分布，產(chǎn)生的最大場強(qiáng)達(dá)７．５?Ｔ。其中ＴＦ線圈電源輸??出電流范圍０－４０ｋＡ，?ＰＦ１－５線圈電源額定輸出土２５ｋＡ，?ＰＦ６－７線圈電源額定輸出??土?２０ｋＡ。??麵麵．??ｈ—??４?丨?Ｉ?Ｃｏｎｃｒｅｔｅ?Ｆｌｏｏｒ??圖１．２?ＫＳＴＡＲ裝置示意圖??１．１．３?ＪＴ－６０ＳＡ裝置及磁體系統(tǒng)??ＪＴ－６０ＳＡ是日本ＮＡＫＡ核聚變研究所與歐盟合作，只使用氘（Ｄ）開展等離子??體控制實(shí)驗(yàn)，旨在為ＩＴＥＲ提供技術(shù)儲備。裝置建設(shè)己于２０１３年開工裝置，目??２??

?第１章緒論???標(biāo)于２０２０年完工，并同年開展等離子體實(shí)驗(yàn)ｔ１７］。ＪＴ－６０ＳＡ的超導(dǎo)磁體由１８個縱??場線圈（ＴＦ，?ＮｂＴｉ超導(dǎo)）和１０個極向場線圈構(gòu)成，極向場線圈包括４個中心螺管??線圈（ＣＳ，Ｎｂ３Ｓｎ超導(dǎo)）與６個平衡線圈（ＥＦ１－６，?ＮｂＴｉ超導(dǎo)），如圖１．３所示。ＴＦ??線圈電源穩(wěn)態(tài)輸出電流可達(dá)２５．７ｋＡ，極向場線圈電源額定輸出電流可達(dá)２０ｋＡ［１８］。??圖１．３?ＪＴ－６０ＳＡ裝置示意圖??１．１．４?ＥＡＳＴ裝置及磁體系統(tǒng)??在ＨＴ－７成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上，ＥＡＳＴ是我國自行研發(fā)的世界上第一個全超導(dǎo)??托卡馬克裝置，也是世界上首個全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。ＥＡＳＴ??始建于１９９８年，２００６年首次實(shí)現(xiàn)等離子體放電。ＥＡＳＴ采用ＮｂＴｉ的管內(nèi)電纜導(dǎo)??體作為超導(dǎo)磁體線圈的導(dǎo)體，內(nèi)部共有１６個Ｄ型縱場超導(dǎo)磁體線圈和１４個極??向場超導(dǎo)磁體線圈，如圖１．４所示�？v場電源的額定工作電流為１６ｋＡ，產(chǎn)生的??磁場強(qiáng)度為３．５?Ｔ。極向場ＰＦ７和ＰＦ９以及ＰＦ８和ＰＦ１０兩組超導(dǎo)磁體線圈串聯(lián)，??由１２套±１５ｋＡ的四象限運(yùn)行的電源分別供電ＥＡＳＴ超導(dǎo)磁體系統(tǒng)的儲能??大于３００ＭＪ。???；?．?？?；?；?；???．膠??￣￣ｓｓ￣；Ｔ〇…＂７＾－＂＾￣＾■＊－ＩＴｃ??圖１．４?ＥＡＳＴ裝置示意圖??３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]光伏系統(tǒng)直流故障電弧的特征檢測與防治策略[D]. 高源.復(fù)旦大學(xué) 2014
[2]大功率變流器中快速熔斷器的設(shè)計(jì)分析與選型[D]. 李森.華中科技大學(xué) 2013
[3]高壓限流熔斷器暫態(tài)過程仿真研究[D]. 周挺.華中科技大學(xué) 2007
[4]高壓限流熔斷器開斷過電壓研究[D]. 毛柳明.華中科技大學(xué) 2006



本文編號：3038430