1 / 36

Niektoré aspekty mag. polí a diagnostiky tokamaku GOLEM

Niektoré aspekty mag. polí a diagnostiky tokamaku GOLEM. Tom áš Markovič. Obsah prezentácie. Model externých magnetických polí v tokamaku GOLEM a jeho relevancia voči skutočnosti Model reálneho prenosového obvodu signálu magnetického poľa

radley
Download Presentation

Niektoré aspekty mag. polí a diagnostiky tokamaku GOLEM

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Niektoré aspekty mag. polí a diagnostiky tokamaku GOLEM Tomáš Markovič

  2. Obsah prezentácie • Model externých magnetických polí v tokamaku GOLEM a jeho relevancia voči skutočnosti • Model reálneho prenosového obvodu signálu magnetického poľa • Návrh optimálnych parametrov det. cievky a ich konkrétna voľba pre GOLEMa • Zhrnutie

  3. Pôvod magnetických polí v tokamaku • Rozdelenie podľa pôvodu: • Vákuové pole – generované prúdmi v externých vinutiach • Pole plazmatu – informácie o polohe plazmatu, deponovanej energii, MHD stabilite, prekurzory k disrupcii, atď. • Celkové pole je len jedno a separácia vákuového poľa od poľa plazmatu je netriviálna záležitosť

  4. Model B • Motivácia: • Identifikácia (nežiaduceho) signálu poľa externých vinutí v signáli plazmatu • Simulácia poľa plazmatu • Model – sústava uzavretých vodivých smyčiek, známej polohy v kartézskom priestore, so známym a homogénnym prúdom

  5. 1. Iterácia modelu • Za týchto predpokladov: • V každom bode siete repr. poloidálnu rovinu je nutné spočítať daný integrál zvlášť pre každý uvažovaný „závit“ • Možno spočítať dopredu, potom vstupy = veľkosť prúdov, výstup = celkové pole

  6. Vinutie poloidálneho poľa

  7. Vinutie toroidálneho poľa

  8. Pridaním komory...

  9. Jednoduchý model tokamaku

  10. Deformácia poľa zahnutím vodiča

  11. Exter. vinutie poloidálneho poľa

  12. Exter. vinutie poloidálneho poľa

  13. To samé v radiálnom zapojení

  14. Vnútorné vinutie poloidálneho poľa

  15. Vnútorné vinutie poloidálneho poľa

  16. Vinutie toroidálneho poľa

  17. Overovanie modelu • Pole vnútorných stabilizačných cievok zoslabené o 85.81 ± 0.37 %

  18. Overovanie modelu • Externé vertikálne poloidálne pole relatívne sedí jak kvalitatívne, tak kvantitatívne (hoci je mierne zoslabené) • Radiálne pole je v „blízkosti“ trafa značne zosilnené

  19. Overovanie modelu • Profil (1/R) toroidálneho poľa jak predpovedaný modelom, tak empiricky overený • Kvalitatívna aj kvantitatívna zhoda

  20. Predpokladaný vývoj modelu • Pridať model ferromagnetika transformátora • Pridať do modelu plazma

  21. Model meracieho obvodu B • Diagnostika lokálneho B_pol – malé induktívne senzory: • U detekované zberom obecne ≠ U generované zmenou B • Záleží na frekvencii signálu • Je nutné určiť prenosovú funkciu obvodu

  22. Reálna cievka • Náhradný obvod reálnej cievky obsahuje parazitné prvky:

  23. Reálne vedenie • Ani parazitné vlastnosti prenosového vedenia nie sú zanedbateľné • Náhradný obvod elementu vedenia zhodný s obvodom cievky • V prípade koaxiálneho káblu prevažuje kapacita

  24. Parazitná kapacita vedenia • Nezanedbateľný prejav kapacity koaxiálu (c_p ~ 100 pF/m) na vysokofrekvenčný signál:

  25. Par. vlastnosti a cievka • Výskyt rezonančnej frekvencie • Obmedzenie frekvenčného rozsahu cievky • Zmena závislosti signálu na frekvencii

  26. Model cievky a vedenia • Cievka (param. GOLEM MC) paralelne pripojená na koaxiál, ktorý ju spája s odporovou dekádou a frekv. gen.

  27. Fit nameraných dát (bez G)

  28. Kompletný fit s G_par

  29. Dáta ktoré by boli ovplyvnené prenosovou f-ciou

  30. Závery z modelovania prenosu • Ukázalo sa, že uvedený obvod nie je ale obecne platný pre všetky nastavenia dekády • Heeter et. al. v tejto súvislosti udáva robustnejší postup kalibrácie – meraním Z • Je možno dokázať vetu udávajúci jednoduchý vzťah medzi Z a pren. f-ciou • Aplikovateľné ale len pre sériové pripojenie cievky

  31. Ďalšie dôležité param. cievok • Voľba tvaru cievky a priemeru drôtu vinutia závisia na homogenite a frekvencii magnetického poľa • Lok. pol. pole plazmatu • l/d = 0.85 pre nehomogénne pole • d zvyšuje signal – noise lepšie než l • d_drôt veľké pre rýchle polia a malé pre equilibrium

  32. Podmienka na d_drôt daná: • d_cievka max. kvôli SNR a l_cievka dané ako 0.85 d • Počet závitov daný potom počtom vrstiev a hrúbkou použitého drátu • Vzťah pre indukčnosť: • Efektívna plocha (t.j. abs. sila signálu) daná tiež počtom závitov

  33. Podmienka na d_drôt daná: • Cievky na detekciu rýchlych javov (TAE´s napr.) vyžadujú nízke L kvôli rezonancii • Zmena n pri pevných rozmeroch cievky – hrúbka drátu

  34. Cievky pre GOLEM • 2 vrstvy vinutia • d_in = 10 mm • l = 9 mm • n = 30 • d_drôt = 0.3 mm • L = 15.5 muH (rovnaká ako BMC – dáta bezpečné pred rezonanciou) • A_eff = 57 cm^2 (A_eff u BMC je 37 cm^2)

  35. Záver • Model vákuového poľa je postačujúci, avšak bude nutné namodelovať ferromagnetikum trafa • Prenos signálu sa ukázal byť „bezpečným“ u GOLEMa (doteraz sa len implicitne predpokladalo) a to jak pre staré, tak nové cievky • Návrh parametrov det. cievok a prenosového obvodu sa musí vždy premyslieť dopredu

  36. Použitá literatúra • J. G. Bak et. al, Rev. Sci. Instrum. 75, 4305 (2004) • R. F. Heeter, Rev. Sci. Instrum. 71, 4092 (2000) • S. Tumanski, Meas. Sci. Technol. 18, R31-R46 (2007) • L. C. Appel and M. J. Hole, Rev. Sci. Instrum. 76, 093505 (2005)

More Related