检索结果-内蒙古大学图书馆

一维Fokker-Planck方程的有限体积法求解及其在中性束注入加热中的应用

原子能科学技术 2015年第6期49卷 966-971页

作者：张能龚学余黄千红侯伟谢宝艺余江妹李景春南华大学数理学院湖南衡阳421001 南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001

采用有限体积法数值求解一维Fokker-Planck方程,通过模拟电子自碰撞过程进行程序校验。研究表明,有限体积法能高效求解Fokker-Planck方程,能确保分布函数的非负性和粒子数密度守恒,同时计算程序能有效克服传统求解方法中出现的分布函数... 详细信息

采用有限体积法数值求解一维Fokker-Planck方程,通过模拟电子自碰撞过程进行程序校验。研究表明,有限体积法能高效求解Fokker-Planck方程,能确保分布函数的非负性和粒子数密度守恒,同时计算程序能有效克服传统求解方法中出现的分布函数对麦克斯韦分布的过冲现象。模拟了HL-2A装置在中性束注入加热等离子体过程中,离子分布函数和温度随时间的演化情况。结果表明,随着中性束的注入,离子分布函数出现非麦克斯韦化,离子温度迅速增加后稳定;计算结果和实验结果符合较好。进一步讨论束能量和功率的影响,随束能量和功率的增加,等离子体离子温度均升高,离子温度随束能量的增加升高的幅值较大,而随束功率的增加升高的幅值较小。

关键词：有限体积法 Fokker-Planck方程分布函数演化中性束注入加热

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HT-6M中性束注入加热理论分析

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物理学报 1995年第1期44卷 92-97页

作者：王建国李有宜李建刚中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

通过数值求解含时、二维(速度空间)、非线性的Fokker-Planck方程,计算了HT-6M托克马克在中性束注入加热条件下的离子温度、分布函数随时间的演化.随着中性束的注入,离子温度稳步增加,分布函数出现高能平台和非同向分布,计算结果和现有... 详细信息

通过数值求解含时、二维(速度空间)、非线性的Fokker-Planck方程,计算了HT-6M托克马克在中性束注入加热条件下的离子温度、分布函数随时间的演化.随着中性束的注入,离子温度稳步增加,分布函数出现高能平台和非同向分布,计算结果和现有的实验符合较好.

关键词： HT-6M托卡马克中性束注入加热等离子体

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聚变装置大功率中性束注入加热技术的发展及应用

聚变装置大功率中性束注入加热技术的发展及应用

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安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛

作者：刘智民刘玲谢远来胡纯栋中国科学院等离子体物理研究所合肥工业大学管理学院

随着全球聚变装置的不断研究和发展,中性束注入加热技术因其加热效率最高、物理机制最清楚,成为对等离子体外部加热和维持的主要手段之一,在聚变装置中得到广泛地重视和发展。EAST超导托克马克大功率中性束注入加热装置的研制,是为了实... 详细信息

随着全球聚变装置的不断研究和发展,中性束注入加热技术因其加热效率最高、物理机制最清楚,成为对等离子体外部加热和维持的主要手段之一,在聚变装置中得到广泛地重视和发展。EAST超导托克马克大功率中性束注入加热装置的研制,是为了实现FAST研究稳态的先进托卡马克运行模式,为未来的聚变实验装置乃至商用聚变堆积累物理和工程技术基础的研究项目。本文介绍了中性束注入加热在聚变装置中的主要作用,提出了中性束注入加热技术在聚变能源产业的技术发展和应用前景。

关键词：聚变能源托克马克装置中性束注入加热

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大功率NB I系统的PLC时序控制应用

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核电子学与探测技术 2006年第1期26卷 122-125页

作者：宋士花刘智民刘胜胡纯栋中国科学院等离子体物理研究所安徽合肥230031

论述了利用PLC逻辑关系对放电实验控制运行的工作原理,介绍了PLC梯形图应用程序和VB6.0环境下上位机监控程序的开发以及良好的人机操作界面,通过上位机监控界面来实时监控各电源及设备的运行状态。PLC控制系统的应用保障了实验装置的安... 详细信息

论述了利用PLC逻辑关系对放电实验控制运行的工作原理,介绍了PLC梯形图应用程序和VB6.0环境下上位机监控程序的开发以及良好的人机操作界面,通过上位机监控界面来实时监控各电源及设备的运行状态。PLC控制系统的应用保障了实验装置的安全运行,极大地方便了实验中对放电参数的改变和设置。

关键词： PLC 时序控制中性束注入加热

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EAST-NBI用差分式低温冷凝泵的设计

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真空科学与技术学报 2013年第5期33卷 458-461页

作者：崔伟胡纯栋谢远来陶玲刘志伟中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

为了维持EAST-NBI内的真空环境以满足中性束生成与传输过程对真空压力分布的要求,设计了EAST-NBI用差分式低温冷凝泵。本文概述了中性束注入加热的原理以及EAST-NBI真空系统的组成,详细阐述了EAST-NBI用差分式低温冷凝泵的结构设计,抽... 详细信息

为了维持EAST-NBI内的真空环境以满足中性束生成与传输过程对真空压力分布的要求,设计了EAST-NBI用差分式低温冷凝泵。本文概述了中性束注入加热的原理以及EAST-NBI真空系统的组成,详细阐述了EAST-NBI用差分式低温冷凝泵的结构设计,抽速和冷凝面积的确定,液氦系统和液氮系统热负荷的计算等关键问题。该差分式低温冷凝泵通过在EAST-NBI综合测试台上进行大量实验验证,完全满足EAST-NBI对真空系统的要求。

关键词：中性束注入加热差分式低温冷凝泵冷凝面积热负荷

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基于4 K制冷机的低温泵抽气单元性能分析

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真空科学与技术学报 2024年第4期44卷 318-324页

作者：江耀谢远来田焜王姣龙连振午汪谦旭洪慧慧潘卓王昉中国科学院合肥物质科学研究院合肥230031 中国科学技术大学合肥230026 合肥工业大学合肥230009

中性束注入实验单元系统调试和小尺寸样机验证测试需要真空环境支持,针对实验气体负载性质与真空要求,探索研制外置式制冷机低温泵。设计了一种基于单台4 K制冷机的低温泵并开展抽气单元性能分析,采用ANSYS热分析方法研究抽气单元热学性... 详细信息

中性束注入实验单元系统调试和小尺寸样机验证测试需要真空环境支持,针对实验气体负载性质与真空要求,探索研制外置式制冷机低温泵。设计了一种基于单台4 K制冷机的低温泵并开展抽气单元性能分析,采用ANSYS热分析方法研究抽气单元热学性能,得到了不同气体热负载下的温度分布,结果表明,抽气面温度处于5 K左右,能够有效抽除H_(2)、He等难凝性气体。采用MOLFLOW对连接抽速测试系统的低温泵进行了气体粒子运动模拟,验证了抽气单元设计的合理性,并模拟得到气体捕获系数为0.409;探究了气体负载对抽气性能的影响,结果表明,受温升影响,泵的抽速波动较小,抽气性能良好。研究方法与结果为实验用制冷机低温泵的研制提供了有益参考。

关键词：中性束注入加热低温泵真空 4 K制冷机

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托卡马克装置EAST中快离子反常扩散对热输运的影响

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华东理工大学学报（自然科学版） 2019年第2期45卷 351-356页

作者：赵宇安张先梅虞立敏薛二兵陈卫栋华东理工大学物理系上海200237

研究了EAST装置中性束注入加热等离子体时的快离子扩散行为,并研究了其对等离子体有效热输运系数的影响。通过利用输运代码(TRANSP)程序以及蒙特卡洛代码(NUBEAM)模块对等离子体放电进行模拟,发现当安全因子的最小值qmin接近于2的时候,... 详细信息

研究了EAST装置中性束注入加热等离子体时的快离子扩散行为,并研究了其对等离子体有效热输运系数的影响。通过利用输运代码(TRANSP)程序以及蒙特卡洛代码(NUBEAM)模块对等离子体放电进行模拟,发现当安全因子的最小值qmin接近于2的时候,快离子的扩散是反常的;当qmin约等于1时,快离子扩散符合新经典理论。此外发现当快离子反常扩散时会导致中性束注入(NBI)的加热效率降低,并且等离子体储能以及总加热功率也会发生明显下降,且快离子扩散和电子温度会对等离子体有效热输运系数产生相反影响。该研究结果有助于理解EAST装置在有NBI情况时的快离子反常输运并为实验提供指导。

关键词：中性束注入加热快离子反常扩散热输运

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强流离子源电参数测量系统的研究

强流离子源电参数测量系统的研究

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作者：田中俊中国科学院大学

学位级别：博士

经过国际聚变界大量实验证明，中性束注入加热(Neutral Beam Injection，NBI)被公认为是最有效的磁约束核聚变装置上主要的辅助加热手段之一。它在加热过程中不会引起新的等离子体的不稳定性，在制造和运行技术上也比较成熟。强流离子... 详细信息

经过国际聚变界大量实验证明，中性束注入加热(Neutral Beam Injection，NBI)被公认为是最有效的磁约束核聚变装置上主要的辅助加热手段之一。它在加热过程中不会引起新的等离子体的不稳定性，在制造和运行技术上也比较成熟。强流离子源是中性束注入加热的关键部件，它的性能直接决定了中性束的注入加热效果。根据EAST-NBI运行要求，测量诊断系统应该具备实时监测、控制、保护和实验数据的实时处理与存储的能力，以实现系统运行的自动化、可视化，在此背景下，本课题设计了EAST-NBI强流离子源电参数测量系统。\n 测量诊断系统是每个离子源运行必不可少的部件，它作为离子源的“感觉器官”，描述了离子源的特性和行为，对离子源状态的测量和性能的改善起着至关重要的作用。本论文利用中科院等离子体物理所中性束注入器装置，对离子源电参数测量的一些方法进行了研究。NBI强流离子源电参数测量主要是对电源系统输出到NBI离子源装置连接点信号的采集、存储与显示。离子源电参数的测量以及集中显示、相互比较可以方便及时发现问题和分析故障，为离子源物理实验，装置运行，控制调节提供原始资料和准确参数;为强流离子源的性能优化提供有力、详实的参考数据，有助于离子源的研究和运行经验的总结。\n 本论文的主要工作是为NBI离子源设计开发一套电参数远程监测系统，主要是对电源系统输出到NBI离子源装置连接点信号的采集、存储与显示。系统主要包括:电源输出到各加速电极、抑制极、灯丝、弧、探针、缓冲器等上面的电压和电流信号采样和处理系统、数据采集和处理软硬件系统、远程数据传输系统等。根据电参数测量要求，综合考虑电磁兼容性，研究并设计了高压隔离和屏蔽系统、虚拟仪器测量系统，开发了高压端取样电路、虚拟仪器程序和相关的硬件接口电路，并根据测得的电参数对强流离子源的性能进行优化分析。\n 离子源电参数测量系统的设计和实现充分考虑了系统的兼容性和可扩展性，实现了高压、强电磁环境下瞬态电参数测量，通过与理论计算对比和分析，证明离子源电参数测量系统满足工程设计的要求。它不仅是为离子源测量服务的，同时也为EAST-NBI现场设备的控制提供参数，成为EAST-NBI束线测控系统一个重要的子系统。

关键词：中性束注入加热行为离子源虚拟仪器电磁兼容电参数测量系统实时监测

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高能离子对EAST等离子体压强的影响

高能离子对EAST等离子体压强的影响

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作者：郑振中国科学技术大学

学位级别：博士

等离子体平衡对托卡马克磁约束等离子体研究来说是非常重要的基础。与磁平衡相比,动理学平衡拥有更丰富的等离子体压强与等离子体电流以及安全因子剖面细节等信息。而且动理学平衡有H-模等离子体的台基区结构,这是磁平衡所没有的细节。... 详细信息

等离子体平衡对托卡马克磁约束等离子体研究来说是非常重要的基础。与磁平衡相比,动理学平衡拥有更丰富的等离子体压强与等离子体电流以及安全因子剖面细节等信息。而且动理学平衡有H-模等离子体的台基区结构,这是磁平衡所没有的细节。所以如何获得一个可信的、自洽的动理学平衡是一个非常重要的工作。并且随着EAST上中性束加热(NBI)和离子回旋加热(ICRH)等离子辅助加热功率逐步地提升,NBI与ICRH产生的快离子的作用也越来越重要。尤其是最近的一些高功率离子加热实验中,一些由快离子激发的有趣物理现象被观察到,例如阿尔芬本征模(AEs)。然而在这之前,EAST上制作平衡时并没有考虑快离子的作用,尤其是ICRH产生的快离子在EAST上的特点我们知之甚少,这些现象无法得到及时的分析和解释。所以研究快离子如何影响平衡也成为了一个急切的课题。本文将研究包含NBI与ICRH产生的快离子如何影响EAST等离子体的压强。我们使用一个包含有中性束注入加热和离子回旋共振加热的典型的EAST上H-模放电的磁诊断以及动理学诊断数据,使用新的拟合工具EASTfit对数据进行拟合得到合理自洽的动理学剖面。我们使用TRANSP/NUBEAM程序,结合前面得到的磁诊断和动理学剖面,计算得到NBI产生的快离子压强,对总压强进行了修正,并且同时,我们通过自举电流的约束计算得到了修正后的总电流剖面分布。最后我们使用修正后的总压强和总电流对拥有不同加热的两个时刻的平衡使用EFIT程序分别进行了反演,得到了两个动理学平衡。我们发现快离子压强可以达到总压强的三分之一。并且快离子主要沉积在芯部,这是因为中性束功率主要沉积在芯部。快离子电流也主要在芯部,对台基区贡献非常小。我们发现动理学平衡在台基区出现了一个非常陡的压强梯度以及由压强梯度在边界区域导致的自举电流。通过对比两个时刻的平衡,我们发现中性束注入主导了离子加热。为了分析离子回旋共振加热产生的快离子对EAST等离子体压强的影响,我们使用之前做的平衡以及TRANSP/TORIC程序对在轴和离轴以及不同天线位置的ICRH加热进行模拟。通过不同功率下的模拟,我们发现ICRH功率足够高时,ICRH产生的快离子压强贡献不能被忽略。当输入功率超过3 MW时,快离子压强能达到总压强的60%。并且当共振层从芯部向高场侧或低场侧移动时,压强剖面也会被非常大的改变,并且被展宽。当天线位置从中平面向上移动时,压强剖面同样会被展宽。这样的结果为EAST剖面控制提供了选择。

关键词：动理学平衡反演快离子中性束注入加热离子回旋共振加热压强

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中性束电源实时故障态监测系统设计

中性束电源实时故障态监测系统设计

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作者：仇茹嘉中国科学院大学

学位级别：硕士

中性束注入加热是核聚变装置中物理机制最清晰、加热效果最明显的辅助加热方式，是实现等离子体外部加热和电流驱动的重要手段。东方超环(EAST)核聚变实验装置装备有NBI-1和NBI-2两套中性束注入器用于等离子体辅助加热，总共配备有四套... 详细信息

中性束注入加热是核聚变装置中物理机制最清晰、加热效果最明显的辅助加热方式，是实现等离子体外部加热和电流驱动的重要手段。东方超环(EAST)核聚变实验装置装备有NBI-1和NBI-2两套中性束注入器用于等离子体辅助加热，总共配备有四套相同的中性束电源系统，NBI电源系统是EAST-NBI系统最关键的子系统之一，其安全可靠稳定运行与整个NBI系统的运行密切相关。针对目前NBI电源系统在百秒量级长脉冲运行下，各电源设置位置相对离子源较远、故障状态数量众多、实验大厅电磁干扰严重等复杂情况，提出了实时监测各套电源设备的故障状况以及在线输出参数波形的研究课题。\n 本课题设计了一个基于FPGA、百兆以太网和C#用户终端的全光纤组网实时故障态监测系统。由基于FPGA的故障信号采集端和模拟信号采集端，对各套电源的故障状态以及输出波形参数进行实时采集，全光纤组网并通过以太网与上位机进行通讯。编写了基于C#语言的用户端界面，以实现对电源系统故障状态和参数的实时采集和远程监测。\n 本文首先对目前运行人员较为关注的信号进行了统计和研究，明确了中性束电源实时故障态监测系统的设计要求，针对性的提出了中性束电源故障态实时监测系统的整体设计方案，同时提出了系统软件及硬件设计的具体功能和技术指标。根据总体框架，进行了硬件系统设计，并对其中涉及的核心元器件进行了选型，对系统的各个功能电路进行了设计。制定了上下位机间通讯协议，利用SOPC技术对基于FPGA的数据采集端进行采集和通讯相关功能的开发，并使用C#语言编写用户终端程序，设计监测系统用户界面。最后提出了中性束电源实时故障态监测系统的具体工程设计方案。本课题在EAST-NBI电源大厅现场对电源系统进行了故障状态实时监测和输出参数波形在线监测两个方面功能的测试和验证，实验结果均达到了预期设计目标。

关键词：核聚变实验装置中性束注入加热电源设备故障态监测系统设计

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