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等离子 体电流爬升段的伏秒消耗及优化分析

ASIPP. 等离子 体电流爬升段的伏秒消耗及优化分析. 学生：刘成岳 导师：肖炳甲 吴斌 等离子体物理研究所 2009-12-18. ASIPP. 汇报内容. 研究背景 伏秒消耗计算模型 伏秒消耗及优化分析 总结. ASIPP. 研究背景. 研究动机 EAST 运行目标是 1000s 长脉冲运行及在稳态运行下改善约束 托卡马克是脉冲运行模式，来自系统的伏秒数是有限的 伏秒优化的方法 扫描不同的等离子体爬升率 分析爬升段等离子体各伏秒消耗份额，等离子体内感 li ， Ejima 系数 C E 目标 提高欧姆驱动效率

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等离子 体电流爬升段的伏秒消耗及优化分析

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Presentation Transcript

  1. ASIPP 等离子体电流爬升段的伏秒消耗及优化分析 学生：刘成岳 导师：肖炳甲 吴斌 等离子体物理研究所 2009-12-18

  2. ASIPP 汇报内容 • 研究背景 • 伏秒消耗计算模型 • 伏秒消耗及优化分析 • 总结

  3. ASIPP 研究背景 • 研究动机 • EAST运行目标是1000s长脉冲运行及在稳态运行下改善约束 • 托卡马克是脉冲运行模式，来自系统的伏秒数是有限的 • 伏秒优化的方法 • 扫描不同的等离子体爬升率 • 分析爬升段等离子体各伏秒消耗份额，等离子体内感li，Ejima系数CE • 目标 • 提高欧姆驱动效率 • 在伏秒优化与稳定性之间建立平衡点

  4. ASIPP 伏秒消耗计算模型 • 功率平衡计算（Ejima首先应用于DoubletIII装置）

  5. ASIPP 伏秒消耗计算模型

  6. ASIPP 伏秒消耗计算模型 • Ejima 系数

  7. Coil No. Rated current (kA) Max. voltage (kV) load steady voltage (V) R1 (R2) (mΩ) PS1 1 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS2 2 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS3 3 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS4 4 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS5 5 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS6 6 -14.5~ 14.5 1.2 280 150 PS7 7 ,9 -14.5~ 14.5 2.4 560 150 PS8 8,10 -14.5~ 14.5 2.4 560 150 PS9 11 -14.5~ 14.5 0.6 280 150 PS10 12 -14.5~ 14.5 0.6 280 150 PS11 13 -14.5~ 14.5 0.26 160 1500 PS12 14 -14.5~ 14.5 0.26 160 1500 ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • PF电源参数指标 dI/dtmax=20 kA/s

  8. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • 等离子体电流IP和PF电流波形(shot#8858) PF电流演化波形 等离子体电流Ip波形

  9. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • 电感性伏秒消耗用于建立等离子体所需的磁场位形 • 电阻性伏秒消耗用于等离子体内部所需的欧姆加热耗散 • 外部伏秒消耗用于涡流损耗

  10. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • 伏秒消耗(shot#8858) 总伏秒、内部伏秒和外部伏秒消耗 极向场提供的伏秒

  11. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 表一伏秒消耗各份额随时间演化（Wb ） 内部伏秒、阻性伏秒和感性伏秒消耗

  12. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • 伏秒优化(shot#8858) • 峰值电流 Ip 与扫描的等离子体电流爬升率无关 • 慢的电流Ip爬升率消耗更多的伏秒数 等离子体电流峰值电流Ip随爬升率波形

  13. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • 扫描电流爬升率过程中等离子体拉长比几乎保持不变 • 在电流上升段快速爬升节约伏秒，在平顶段进行位形成形及优化 等离子体拉长比k与电流爬升率波形

  14. ASIPP 伏秒消耗及优化分析 • 过慢的电流爬升会引起边界冷却导致电流剖面的收缩，引起大的内感，引发密度极限破裂 • 过大的爬升速率带来较小的等离子体内感，较宽的电流密度分布，从而触发m/n有理面撕裂模不稳定性，引起等离子体破裂。 • 优化的爬升率是在伏秒消耗优化和稳定性之间建立的一个平衡点，如图判断优化的电流爬升率为 等离子体内感li Ejima 系数

  15. 总结 • 过慢的爬升率耗散更多的欧姆伏秒数 • 过快的爬升率会带来 MHD 不稳定事件的发生 • 优化的爬升率即为在初始爬升率和MHD稳定性之间建立的平衡点 • 利用能量守恒分析了shot#8858炮的伏秒消耗及对其优化的电流爬升率为 1.0 MA/s

  16. ASIPP 谢 谢 !

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