發(fā)布時間：2022-07-27 21:24

　　中國聚變工程試驗堆（China Fusion Engineering Test Reactor,CFETR）的設(shè)計目標是實現(xiàn)氘-氚自持聚變反應(yīng),并且聚變功率超過1 GW,因此,其設(shè)計采用大拉長比的等離子體位形以實現(xiàn)高的運行參數(shù),使用包層來實現(xiàn)氚增殖、能量交換等功能。拉長位形必然會帶來等離子體在垂直方向上的不穩(wěn)定性,而包層結(jié)構(gòu)在真空室內(nèi)部占據(jù)大量空間,增大了控制線圈與等離子體之間的距離,從而降低了控制線圈對等離子體垂直不穩(wěn)定性的控制性能,因此,需要分析包層結(jié)構(gòu)對等離子體控制性能的影響。本文基于TokSys的剛性線性模型,分析了 CFETR包層對等離子體垂直不穩(wěn)定性致穩(wěn)性能的影響。在對擊穿的分析中,首先以高場側(cè)、真空室中心和低場側(cè)三個位置為擊穿中心,進行了零場優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明,在線圈單匝電流限值為55 kA的情況下,優(yōu)化的零場（極向場小于20 Gs）區(qū)域半徑大約為2 m,CFETR極向場線圈能夠提供的單向伏秒數(shù)為231 Vs（對應(yīng)整個放電過程,伏秒數(shù)約為462 Vs）。以零場優(yōu)化作為初始條件,在線圈電流變化率限值為20kA/s、電源電壓限值為10 kV、包層電阻率為1Ores（10倍基于... 

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 引言
    1.1 能源問題與可控核聚變
    1.2 托卡馬克及其等離子體控制
        1.2.1 托卡馬克中的擊穿
        1.2.2 等離子體垂直不穩(wěn)定性及其控制
    1.3 中國聚變工程試驗堆
        1.3.1 中國聚變工程試驗堆簡介
        1.3.2 中國聚變工程試驗堆等離子體垂直不穩(wěn)定性控制
    1.4 課題研究的意義
    1.5 論文結(jié)構(gòu)
第二章 剛性線性模型
    2.1 托卡馬克等離子體控制模型簡介
    2.2 TokSys及其線性模型
        2.2.1 模型的狀態(tài)-空間方程
        2.2.2 模型的輸出方程
        2.2.3 被動導體感應(yīng)電流的本征模描述
    2.3 中國聚變工程試驗堆導體結(jié)構(gòu)的TokSys模型
        2.3.1 中國聚變工程試驗堆導體模型
        2.3.2 中國聚變工程試驗堆被動導體的本征模分析
    2.4 使用ANSYS Maxwell對TokSys真空模型的驗證
第三章 擊穿模擬
    3.1 擊穿條件
    3.2 零場優(yōu)化
    3.3 不同擊穿位置的伏秒數(shù)消耗
    3.4 包層不同等效電阻率對擊穿的影響
    3.5 本章小結(jié)
第四章 包層不同等效電阻率對垂直不穩(wěn)定性被動致穩(wěn)性能的影響
    4.1 包層等效電阻率分布以及平衡的選擇
    4.2 穩(wěn)定性參數(shù)
    4.3 穩(wěn)定裕度
    4.4 等離子體垂直位移增長率
    4.5 本章小結(jié)
第五章 反饋控制性能分析
    5.1 反饋性能參數(shù)
    5.2 最大可控位移
        5.2.1 基于TokSys模型的最大可控位移
        5.2.2 最大可控位移兩種計算方法的對比
    5.3 真空室內(nèi)部快控線圈的位置優(yōu)化
        5.3.1 快控線圈的位置優(yōu)化
        5.3.2 優(yōu)化結(jié)果的驗證
    5.4 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
致謝
在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果



本文編號：3666199