EAST上高场侧探针的建设与实验

发布时间：2020-05-06 15:09

【摘要】：托卡马克边界刮削层区的粒子输运,能量输运极大地影响聚变装置的可行性。在ITER上的偏滤器靶板热流的定标计算结果显示,按照目前ITER拟采用的运行模式,必须有额外的方法降低靶板的热流通量,以延长偏滤器寿命。刮削层区的粒子(包括杂质)、能量输运过程,等离子体与第一壁相互作用,托卡马克边界区的原子分子过程不可避免的互相耦合在一起,这些都对未来装置的发展造成影响。高场侧刮削层等离子体处于内靶板上游,该处参数的测量与靶板探针结合能为高场侧粒子、能流输运的提供较为完整的图像。与低场侧探针相结合,能为托卡马克刮削层极向上的参数分布提供信息,而多数装置却没有相应的测量手段。平行于磁场的刮削层流主导输运过程,又由于其与芯部等离子体旋转,流剪切等过程密不可分,故测量,分析平行流是刮削层研究的重要内容。马赫探针可以用于测量平行于磁场方向的流的大小,多数装置测得刮削层流速度能达到离子声速的很大比例。通过测量边界等离子体径向电场,压强,可以得到漂移驱动的等离子体流在垂直磁场方向的流速,这也可由静电探针给出。该方向的输运过程亦不可忽略。2014年度东方超环(Experimental Advanced Superconducting Tokamak, EAST)实验,EAST高场侧探针安装并进行实验测试,首度获得了EAST高场侧刮削层的数据。分析显示,在EAST高场侧刮削层存在0.7倍马赫数的平行流,主要由外中平面较强的径向输运造成极向压力梯度不对称性驱动；涨落在高场侧刮削层表现为高斯型分布,没有显示较大的湍流结构存在的迹象；高场侧探针测得type-Ⅰ型ELM信号,该结构由低场侧传播来；高场侧刮削层发现高能电子,并由ELM信号显示,这些电子来自低场侧。EAST作为全超导托卡马克,低再循环长脉冲运行模式的探索将为未来聚变堆运行提供重要依据。适应EAST参数条件,运行特点的高场侧探针的建成将为该目标的达成提供的数据支持。
【图文】：

电压波形,探针,马赫数,复合轴承

加偏置电压的时候，电压波形可以通过一个信号源发出，使电极之间压差较小。可以测逡逑量平行流马赫数，垂直流马赫数，电子温度，离子密度，等离子体电位。小巧，紧凑，逡逑不拉弧。如图１．３，摘自［１０］。逡逑ＯＢ逦“‘＾逡逑Ｓｃａｎｎｉｎｇ邋Ｐｒｏｂｅ邋Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ邋Ｇｅｏｍｅｔｒｙ逡逑＼邋ＳＷ逡逑？逦逦逡逑图１．３邋Ａｌａｃｔｏｒ邋Ｃ－ｍｏｄ上的探针头设计。逡逑Ｆｉｇ．邋１．３邋Ｐｒｏｂｅ邋ｈｅａｄ邋ｄｅｓｉｇｎ邋ｏｆ邋ＷＡＳＰ邋ｉｎ邋Ａｌａｃｔｏｒ邋Ｃ－ｍｏｄ．逡逑１．邋２邋ＥＡＳＴ高场侧探针机械部件逡逑ＥＡＳＴ上的高场侧探针采用的是ＷＡＳＰ的成熟设计方案，结合ＥＡＳＴ本身的特点而逡逑研制。图１．４中的部件：（ａ）耐高温银探头，（ｂ）构成平行四边形支架，用于支撑探针头逡逑的探针台，（Ｃ）放置驱动线圈的３１６Ｌ线圈盒，（ｄ）高强度氧化锌陶瓷复合轴承套管，（ｅ）逡逑－邋６邋－逡逑

示意图,探针设计,示意图,绕线器

逦大连理工大学硕士学位论文逦逡逑３１６Ｌ肩螺栓用以固定轴，（ｆ）耐高温Ｉｎｃｏｎｅｌ－７５０扭簧，（ｇ）氧化锅陶瓷轴，氧化锋轴套，逡逑与氧化招陶瓷轴一起提供探针台与金属壁之间的绝缘，（ｈ）邋３１６Ｌ金属连接臂，（ｉ）邋３１６Ｌ逡逑紧固螺栓，用以锁紧肩螺栓防止其转动，Ｇ）燥接在真空室不锈钢内壁的探针安装板，，（ｋ）逡逑连接安装板和连接臂的支撑臂，（１）线圈绕线器。该机械结构设计最终安装至托卡马克逡逑时，除回缩扭灻和线圈绕线器为笔者参与修改升级外，其余部分为苏州大学，物理科学逡逑与技术学院，赵岩设计。逡逑
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL631.24

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