ECRH超导磁体系统的监测与控制

发布时间：2020-04-07 21:17

【摘要】：EAST电子回旋共振加热(ECRH)系统由4只140GHz/1MW/100s～1000s的长脉冲回旋管构成,超导磁体是ECRH系统中重要的组成部分,在ECRH系统中不仅起到聚焦作用,提供回旋管所需的磁场位形,是形成回旋电子束必不可少的。本文设计了超导磁体装置的监测与控制系统,根据ECRH系统的实验要求,完成远程实时监控超导磁体及其外围硬件设施状态,以确保超导磁体系统及整个ECRH系统稳定运行。本文首先简要介绍了课题的研究背景和意义以及ECRH系统和超导磁体的基本情况,详细描述了 ECRH系统的组成结构以及磁体类型。其次分析了超导磁体超导态原理以及ECRH系统对超导磁体系统的需求,最后介绍了 ECRH系统中超导磁体装置的远程监测与控制系统的总体设计方案,并围绕该监测与控制系统进行详细设计,分别从监控系统的硬件架构和软件程序设计两个方面介绍:(1)针对超导磁体的各外围硬件设备设计通信模块,组建基于以太网的监测与控制系统,实验现场和控制室的交换机通过光纤连接,利用TCP/IP协议进行命令分析和发送;(2)使用LabVIEW进行监控界面设计,实现所有超导磁体及各硬件设备的有效远程监测和控制,利用TCP协议完成数据传输,防止数据丢失,实时获取和修改参数,当探测到超导磁体失超或硬件设施产生故障时,会触发连锁保护。本文利用LabVIEW开发的超导磁体装置监测与控制软件程序操作简单,具备良好的可扩展性,界面清晰直观,能够及时有效的设置参数和读取各设备及超导磁体装置的状态;采用计算机应用编程技术和光纤隔离技术,预防信号互扰,使程序可以稳定可靠的运行。
【图文】：

运行过程,实验装置,托卡马克装置,科学岛

第１章引言逦逡逑（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ邋Ｍａｇｎｅｔ，邋ＳＣＭ）系统，在ＥＣＲＨ系统中主要起到聚焦作用。本逡逑便是针对整个ＥＣＲＨ系统配套的ＳＣＭ系统所设计的监测与控制系统。逡逑．２邋ＥＡＳＴ托卡马克装置逡逑ＥＡＳＴ托卡马克装置位于合肥董铺湖畔的科学岛，由中科院的ＡＳＩＰＰ进行设逡逑建造和调试维护。ＥＡＳＴ是国际世界上首个进入实验调试的，由我国独立设计逡逑成的热核聚变的实验装置，是对国内外开放的核聚变试验平台和研究核心。如逡逑Ｕ所示，该ＥＡＳＴ装置主要由外部真空杜瓦、极向场及纵场的线圈系统、中逡逑螺管、真空室、冷屏等构成，高大约１１ｍ，直径大约８ｍ，重量大约４００吨。逡逑

托卡马克装置

该ＥＡＳＴ装置主要由外部真空杜瓦、极向场及纵场的线圈系统、中逡逑心螺管、真空室、冷屏等构成，高大约１１ｍ，直径大约８ｍ，重量大约４００吨。逡逑图１．１邋ＥＡＳＴ装置结构图逡逑ＥＡＳＴ的设计是借鉴了邋ＩＴＥＲ，在实验运行过程中ＥＡＳＴ实验装置会产生等逡逑离子体，而这些等离子体会按圆环的形状立体排列，其中依照环的中心测量的大逡逑半径大约是１．９ｍ，环截面小半径约为０．４５ｍ，ＩＴＥＲ的等离子体的大小半径分别逡逑约为６．２ｍ和２ｍ。ＥＡＳＴ装置的大半径是ＩＴＥＲ的１／３，小半径是ＩＴＥＲ的１／４，逡逑相较而言ＥＡＳＴ装置更加灵活，，对于核聚变以及高参数的等离子体的稳态的运行逡逑的研宄等都有很大的意义，提供了一个很广阔的研宄平台［４］。ＥＡＳＴ实验装置进逡逑入实验调试运行后，在２００９年取得了持续６０ｓ以上非圆截面稳态受控的等离子逡逑体的放电；在２０１０年实现１００ｓ邋１５００万度、大于６０倍能量束缚时间的长脉冲Ｈ逡逑模的等离子体的放电；在２０１２年ＥＡＳＴ获得３０ｓ的稳态Ｈ模等离子放电和超过逡逑４００ｓ且温度达到２０００万度偏滤器的等离子体放电［５］；在２０１７年获得了持续１０１．２ｓ逡逑的长脉冲的稳态Ｈ模等离子体的放电
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O511.3

【参考文献】