EAST 位形反演及 EFIT 程序

EAST ASIPP EAST位形反演及EFIT程序黄勤超二〇〇六年八月

EAST ASIPP 位形相关的问题 • 非圆截面等离子体位形怎么描述？ • 等离子体放电位形怎么识别的？ • 等离子体边界如何确定？ • EFIT程序是怎样进行等离子体放电位形反演的？ • 极向场线圈电流的调节对等离子体位形变化的影响?

EAST ASIPP 等离子体位形的重要特征 • 是否存在X点以及它的数量和位置 • 最后一个闭合磁通面和限制器之间的距离 • 拉长比 • 三角形变 • 大半径 • 小半径 • 偏滤器靶板上的撞击点

EAST ASIPP 非圆截面等离子体位形的描述中心坐标（rout,zout）小半径a 拉长比e 三角形变δ

EAST ASIPP 几个中心坐标的区别纵场值为3.5T的位置：R0=1.7m 等离子体位形中心坐标位置：Rout,Zout 等离子体电流中心坐标位置：Rcurr,Zcurr 等离子体磁轴坐标位置：Rmaxis,Zmaxis

EAST ASIPP EAST放电中几种可能的典型等离子体位形 • 限制器位形 • 下单零位形 • 双零位形 • 近双零位形

EAST ASIPP 限制器位形

EAST ASIPP 下单零位形

EAST ASIPP 双零位形

EAST ASIPP 近双零位形

EAST ASIPP EFIT算法背景及物理模型 EAST等离子体平衡位形计算的程序代码采用的是经过移植和改造的EFIT（原美国GA公司开发的平衡计算代码EFIT）。基于轴对称条件下的等离子体平衡方程－－Grad-Shafranov平衡方程

源点源点场点场点互感系数名称互感系数名称极向场线圈等离子体真空室区域真空室区域 gridpc(nwnh,nw) gridfc(nwnh,nfcoil) 磁通探圈磁通探圈 rsilfc(nsilop,nfcoil) rsilpc(nsilop,nwnh) 磁探针磁探针 rmp2fc(magpr2,nfcoil) rmp2pc(magpr2,nwnh) EAST ASIPP EAST装置互感系数的计算极向场线圈为源点的互感系数计算等离子体为源点的互感系数计算

EAST ASIPP 如何根据电磁测量值来反演等离子体位形已知：磁通探圈和磁探针测量得到的磁通和磁场值和极向场线圈电流值以及互感系数。待求量：等离子体电流分布根据等离子体电流分布，计算得到包含真空室区域的任意位置处的极向磁通值最后，进行等离子体位形识别

EAST ASIPP 寻找等离子体边界的过程演示等离子体边界就是等离子体截面中最后一层与限制器不相交的闭合等磁通面。

在计算网格区域中找出所有 的点，去掉等离子体边界点后的剩余点就构成了等离子体边界分离线。等离子体边界上是否存在X点( 的点)，是判断限制器位形和偏滤器位形的重要依据。 EAST ASIPP 等离子体边界分离线、X点和磁轴的确定同样在计算网格区域中找出极向磁通值最大的点即磁轴。

EAST ASIPP 极向场线圈电流对等离子体成形的影响(1) 因为位于中心螺管的PF1、PF3和PF5线圈主要起加热场的作用，在一般情况下很少对其进行调节。一般来说，PF7和PF9线圈的电流与等离子体电流同向，增加它的值可以使等离子体拉长； PF11与PF13线圈的电流与等离子体电流反向，增加PF11线圈的电流可以使三角形变增大。而增大PF13线圈的电流可以使等离子体柱向中心螺管方向移动。当然，平衡位形的最终形成是等离子体与所有极向场线圈电流共同作用的结果。也就是说，单一改变某组极向场线圈中的电流对等离子体平衡位形产生上述主要影响的同时，也会产生其它的连带作用。通过大量的平衡计算验证了这一观点。

EAST ASIPP 极向场线圈电流对等离子体成形的影响(2) PF7和PF9线圈电流的改变对拉长比影响较大，同时我们在调节其电流时还发现该组线圈电流的增加也会使等离子体的内侧位置外移。增加PF11线圈的电流可以加大三角形变，同时由于PF11线圈电流对外侧区域磁场的影响比对内侧区域磁场影响强，导致磁面外侧向中心压缩，从而减小等离子体的小半径。由于PF13线圈的垂直场作用较为明显，因此，增加PF13线圈电流可以使等离子体向内侧移动，同时，由于挤压作用相应地拉长比也会增加。因而要想获得理想的偏滤器平衡位形对极向场线圈电流的调节极为关键。

EAST ASIPP EAST位形演化过程演示

开始计算等离子体网格点电流计算极向场线圈电流求解平衡方程，计算网格区域的极向磁通值计算确定等离子体边界和磁轴位置及磁通值判断迭代前后计算的极向磁通值是否满足给定收敛条件否是结束 EAST ASIPP EFIT平衡位形计算流程图

EAST ASIPP EFIT位形计算结果（1）

EAST ASIPP 汇报结束谢谢！

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