可控磁約束核聚變被認為是人類解決終極能源問題最理想的途徑,但要達到等離子體點火以及自持燃燒還有很長的路要走。絕熱磁壓縮（MC）加熱是提高磁約束等離子體參數(shù)的一種有效手段。文中通過對EAST環(huán)電流器（Tokamak）的等離子體放電參數(shù)的分析,研究了磁壓縮對等離子體約束性能的影響以及實現(xiàn)磁壓縮需要的線圈供電電源系統(tǒng)的結構。并圍繞電源模塊變換器相關的穩(wěn)態(tài)分析、控制、仿真以及實驗等方面開展工作。首先通過調(diào)取分析EAST#43888炮等離子體放電數(shù)據(jù),驗證了環(huán)電流器等離子體放電存在弱磁壓縮過程,并且得出了磁壓縮能夠提高等離子體磁約束性能。建立了等離子體參數(shù)與磁壓縮比的基本方程,給出了可能的三種壓縮方式以及兩步壓縮的方法,并確定了環(huán)電流器磁壓縮等離子體的方案以及控制策略。在電源方案上,確定了具有模塊化設計的磁壓縮電源系統(tǒng)（MCPS）方案。分別給出了傳統(tǒng)聚變電源結構和應用SiC高壓功率器件的磁壓縮等離子體電源的拓撲,采用電源模塊N+1冗余的IPOP結構。電源模塊采用兩級拓撲結構,前級三相全控整流,后級DC-DC變換器。給出了最小電流響應的電源模塊兩級啟動方案,實現(xiàn)了變壓器初級和次級電壓的動態(tài)平衡,抑... 

【文章來源】：中國科學技術大學安徽省 211工程院校 985工程院校

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圖１．１?２０１９年全球能源生產(chǎn)的份額??

?第１章緒?論???中心蠔線管線圈??麵?（變壓器初娜?議線圈??４?（等離子體位形控制＞??（變壓器次級回路）？Ｆ｜Ｓ］）ｉｔｔ？ｉ??圖１．２環(huán)電流器與磁場示意圖??然而，１９６８年在前蘇聯(lián)庫爾查托夫研宄所的Ｔ－３環(huán)電流器上發(fā)生了重大突??破。它產(chǎn)生了比任何其他裝置更高的溫度（ＨＰＣ）和更長的能量約束時間Ｔ￡，??其得到的技值超過了?Ｂｏｈｍ標定的預測值，因子不小于３０。并將這一結果在１９６８??年前蘇聯(lián)新西伯利亞舉行的國際原子能機構（丨ＡＥＡ）聚變能源會議上宣布。這??些結果后來得到了來自卡勒姆實驗室的科學家小組的驗證［１｛＞１。這使得全球?qū)τ??核聚變的研究普遍轉(zhuǎn)向了環(huán)電流器裝置的方向。在Ｔ－３上獲得的結果也激發(fā)了??建造大型環(huán)電流器裝置的想法，以驗證未來聚變反應堆環(huán)電流器結構的可行性。??１９７３年，設計團隊開始為建造一個大型的歐洲環(huán)電流器制定計劃，并于１９７５??年提出了?ＪＥＴ的設計方案［１１】。??隨著對環(huán)電流器裝置的研究不斷深入，科學家用勞森準則給出了確定聚變??實驗質(zhì)量的第一個判據(jù)，對于在幾千萬或數(shù)億攝氏度極限溫度范圍內(nèi)工作的磁??約束聚變等離子體定義了聚變達到點火的必要條件�？梢栽凇叭朔e”的準則中??重新計算不等式：７１３?ｘ?ＨＦ?ｍ＿３?ｓ?ｋｅＶ，其中、７１分別表示離子密度與??溫度［１２，１３］。“三乘積”的準則表明等離子體必須在足夠高的離子壓力Ｐ，（與??成比例）下保持足夠長的時間ｔ￡。??核聚變研宄己經(jīng)走過了半個多世紀，這期間取得了很多重大的進展。世界??最大的環(huán)電流器裝置ＴＦＴＲ【１４］和ＪＥＴ［１５］已經(jīng)產(chǎn)生了?１０ＭＷ以上的聚變能。在??ＪＴ－６０Ｕｔ１６

（ＤＴ）??＾?＾?？ＪＥＴ（ＤＴ）??ＴＦＴＲ＊?Ａｌｃａｔｏｒ??５＂２０?你？?ｃ－ｍ．ｏｄ?纖ｘ?咖觸??立?〇??⑴?ｍＤ?〇?？Ｔｏｒｅｓｕｐ＾ＪＴ－ｆｉＯ??ｐ?ＬＨＤ〇?＊ＡＳＤＥＸ??ｒ１９?ｗ－ａｓ??〇〇?參?ＡＳＤＥＸ??＾?Ｔ１０．?０??—?０??Ｏｆ?１Ｈ?Ｗ７－Ａ??■２?丄〇?？Ｐｕｌｓａｔ〇ｆ??？?Ｔ５??１７??？?Ｔ３??１６????０?１?１０?１００??Ｔ，?（〇）?［ｋｅＶ］??圖１．３世界各環(huán)電流器裝置聚變?nèi)朔e與中心離子溫度關系??１．２．２我國磁約束聚變的發(fā)展與展望??中國目前正處于快速發(fā)展的階段，也尤其面臨能源短缺和環(huán)境污染的問題。??在過去的３０年里，中國經(jīng)濟一直保持８－９％的年增長率。以２０５０年中國經(jīng)濟適??度發(fā)展為目標，未來３０年能源需求總量將增長兩倍。同時，中國又是一個自然??資源相對貧乏的國家。中國煤炭產(chǎn)量占世界總量的１１％，水電產(chǎn)量占世界總量??的１３％，而石油和天然氣產(chǎn)量僅占世界總量的２．５％。由此可以看到我國面臨的??能源問題也尤為嚴重，迫使要調(diào)整能源結構，大力發(fā)展清潔能源，提高可再生??能源比重。??上世紀６０年代初，我國開始核聚變相關的研宄，從７０年代開始主要研宄??環(huán)電流器裝置。在過去的四十多年里，先后建成并成功運行的環(huán)電流器實驗裝??置包括ＣＴ－６、ＫＴ－５、ＨＴ－６Ｂ、ＨＬ－１、ＨＴ－６Ｍ。通過這些裝置的建設與運行，??培養(yǎng)了一大批聚變科研與技術人員，并積累了豐富的工程經(jīng)驗。目前我國在運??行和改造的環(huán)電流器裝置有三個，分別為Ｊ－ＴＥＸＴ、ＨＬ－２Ｍ和ＥＡＳＴ裝置［２２１??４

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3133114