EAST等离子体平衡与电磁测量课件.ppt

1、EAST等离子体平衡与电磁测量电磁测量组沈飙 钱金平 孙有文 范恒玉2007年1月5日1.1.EASTEAST运行的目标运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.等离子体内能测量等离子体内能测量 EASTEAST运行的目标运行的目标:1.1.优化击穿优化击穿2.2.电流爬升电流爬升3.3.电流和位型的控制电流和位型的控制 我们需要进行的分析研究我们需要进行的分析研究:1

2、.1.击穿条件（零场区，环电压等）击穿条件（零场区，环电压等）2.2.电流爬升（模拟计算算法？）电流爬升（模拟计算算法？）3.3.等离子体最外层磁面的反演。（丝电流，等离子体最外层磁面的反演。（丝电流，EFITEFIT）1.1.EASTEAST运行的目标运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.等离子体内能测量等离子体内能测量 测量参数：测量参数：小探针和单匝环：测量位

3、形，环电压，小探针和单匝环：测量位形，环电压，X点。点。罗柯线圈：测量等离子体电流以及极向场线圈电流罗柯线圈：测量等离子体电流以及极向场线圈电流 逆磁线圈：测量内能，逆磁线圈：测量内能，BETAP等。等。局部罗柯：测量局部罗柯：测量HALO电流。电流。制作安装工艺：制作安装工艺：所有探针绕制完成后进行严格标定。（小探针，罗柯等）所有探针绕制完成后进行严格标定。（小探针，罗柯等）依托真空室内部结构的经纬环，直接安装在真空室内部。依托真空室内部结构的经纬环，直接安装在真空室内部。所有定位根据真空室内的基准点经纬环来相对定位。所有定位根据真空室内的基准点经纬环来相对定位。小探针和单匝环线圈小探针和单

4、匝环线圈在真空室内位置示意图在真空室内位置示意图信号示意图：信号示意图：磁通（磁通（shot930,零场测试零场测试)小探针小探针(shot736,1KAPF）极向场电流罗柯（极向场电流罗柯（shot930,零场测试）零场测试）环电压环电压(shot930,零场测试）零场测试）信号测量精确度比较：信号测量精确度比较：（测量与理论计算值）测量与理论计算值）小探针小探针 单匝环单匝环 1.1.EASTEAST本轮控制运行的目标本轮控制运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.

5、利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.等离子体内能测量等离子体内能测量 EASTEAST击穿条件击穿条件:1.1.本底真空，本底真空，1010-5-5PaPa以上以上 2.2.具有一定强度的纵场，中心磁场达到具有一定强度的纵场，中心磁场达到2 2T T。3.3.零磁场区零磁场区 4.4.足够高的环电压足够高的环电压 5.5.一定气压的工作气体一定气压的工作气体 )()(300ln)(104.3)(41minmLTorrpTorrpmVEBBaLTeffeff25.0采用了瞬间投入泄放电阻的方法产生的高环电压产生等离子体。采用了瞬

6、间投入泄放电阻的方法产生的高环电压产生等离子体。划分多段真空室划分多段真空室设定真空室电流分布模型设定真空室电流分布模型利用格林函数方法列出计算磁场矩阵利用格林函数方法列出计算磁场矩阵拟合真空室电流分布模型参数拟合真空室电流分布模型参数根据极向场线圈电流和拟合出的涡流得到零场区。根据极向场线圈电流和拟合出的涡流得到零场区。)(*),()(1veneninnCiiIIrrGrCei 零场区计算零场区计算 击穿波形分析击穿波形分析 1.1.EASTEAST本轮控制运行的目标本轮控制运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.

7、4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.等离子体内能测量等离子体内能测量 电流爬升阶段电流爬升阶段目前采取的方法是通过调节目前采取的方法是通过调节1212个极向场电流的办法程序个极向场电流的办法程序控制电流的爬升。控制电流的爬升。调节原则：调节原则：6 6个中心螺管主要用于电流的上升，中心螺个中心螺管主要用于电流的上升，中心螺管电流下降快，等离子体电流上升快，反之电流上升缓管电流下降快，等离子体电流上升快，反之电流上升缓慢；外边的慢；外边的4 4个大线圈主要用于控制水平和垂直位移。个

8、大线圈主要用于控制水平和垂直位移。由于极向场电源输出电压的限制，在爬升阶段要在保持由于极向场电源输出电压的限制，在爬升阶段要在保持等离子体电流稳定的前提下，尽量缓慢爬升，使得极向等离子体电流稳定的前提下，尽量缓慢爬升，使得极向场具有足够的调节能力。场具有足够的调节能力。1.1.EASTEAST本轮控制运行的目标本轮控制运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.等离子体内

9、能测量等离子体内能测量 等离子体平衡方程等离子体平衡方程:Grad-ShafranovGrad-Shafranov平衡方程平衡方程),(0*RRJtp),;,(),(),()()1()1()()1(1)1()(mnmnmtiCmenennniCimiRJrrGdZdRIrrGrCmiei 利用诊断信号求解平衡方程就可以获得包括最外层磁面、利用诊断信号求解平衡方程就可以获得包括最外层磁面、电流的分布等大量的等离子体参数，目前广泛采用电流的分布等大量的等离子体参数，目前广泛采用格林函数格林函数的方法，用于平衡反演的电磁测量测量信号包括的方法，用于平衡反演的电磁测量测量信号包括:等离子体电流等离子体

10、电流,极向场电流极向场电流,极向磁场极向磁场,磁通等。磁通等。位型反演的电流模型：位型反演的电流模型：1 1、丝电流模型（简单）、丝电流模型（简单）2 2、多项式电流分布模型（、多项式电流分布模型（EFITEFIT，多次迭代），多次迭代）利用丝电流模型反演获得的等离子体半径，水平和利用丝电流模型反演获得的等离子体半径，水平和垂直位移，拉长比，三角形变等参数。垂直位移，拉长比，三角形变等参数。最外层磁面的变化过程最外层磁面的变化过程 由于上一轮实验是限制器位型等离子体，最外层磁面总是跟由于上一轮实验是限制器位型等离子体，最外层磁面总是跟限制器接触，所以真空室内部内外限制器的精确位置对于位限制器接

11、触，所以真空室内部内外限制器的精确位置对于位型反演来说相当关键；在偏滤器位型下，由型反演来说相当关键；在偏滤器位型下，由X X点决定最外层点决定最外层磁面。磁面。1.1.EASTEAST本轮控制运行的目标本轮控制运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.等离子体内能测量等离子体内能测量ppbplImagdatGGFggxf*;*)(电流爬升过快，达到输出电压极限电流爬升

12、过快，达到输出电压极限爬升过程中位移偏离较大，使得反馈投入时调节震荡爬升过程中位移偏离较大，使得反馈投入时调节震荡反馈过程中输出电压极限问题（仅仅反馈过程中输出电压极限问题（仅仅200KA200KA电流）电流）1.1.EASTEAST本轮控制运行的目标本轮控制运行的目标2.EAST电磁测量系统及其测量准确度电磁测量系统及其测量准确度3.3.EASTEAST击穿研究击穿研究4.4.电流爬升阶段的控制电流爬升阶段的控制5.5.利用测量信号进行位型反演利用测量信号进行位型反演6.6.电流和位移的反馈控制电流和位移的反馈控制7.7.EASTEAST逆磁测量逆磁测量逆磁通只占总纵场磁通的逆磁通只占总纵场磁通的1010-3-31010-4-4量级，信量级，信号很小，容易被误差场的信号淹没，对测量号很小，容易被误差场的信号淹没，对测量的精确度要求非常高。的精确度要求非常高。采用逆磁和补偿线圈采用逆磁和补偿线圈 ipfidmcDIk