J-TEXT等离子体破裂电磁能量转移模拟平台实验研究

发布时间：2020-06-29 22:36

【摘要】：托卡马克装置运行中常会出现等离子体破裂现象,等离子体破裂过程中释放的巨大电磁能量会对装置真空室造成极大危害。J-TEXT实验室针对等离子体破裂问题提出了一种新的基于电磁能量转移的破裂危害缓解方法,该方法可将破裂阶段耗散在真空室内的部分电磁能量耦合出装置,通过减少破裂阶段耗散在真空室内的总电磁能量来达到缓解破裂危害的效果。直接在J-TEXT托卡马克装置上针对该方法进行改造并开展实验有一定风险和难度,因此需要先建立一个模拟实验平台开展相关验证工作,为在J-TEXT装置上开展破裂电磁能量转移实验研究做好预研。本文针对这一需求设计并搭建了一个可用于模拟J-TEXT装置等离子体破裂及电磁能量转移过程的模拟平台,通过在模拟平台上开展电磁能量转移实验对电磁能量转移方法进行模拟实验研究。本文通过对J-TEXT装置的破裂电磁能量耗散过程及破裂电磁能量转移的原理进行深入研究,构建了模拟平台模拟等离子体破裂及电磁能量转移过程的等效电路模型,并从原理上证明了模拟平台与J-TEXT装置在电磁能量流动上的等效性。在等效电路模型的基础上完成了模拟平台方案设计,并利用MAXWELL电磁分析软件和Simulink电路仿真软件对模拟平台进行仿真分析,确定平台各部分参数选取的合理性。根据设计内容搭建了破裂电磁能量转移模拟平台,通过开展初步电磁能量转移实验验证了模拟平台设计的合理性及电磁能量转移方法的可行性。为进一步研究该方法所能起到的破裂缓解效果,本文分析研究了能量转移线圈安装位置、回路电阻大小及线圈匝数对能量转移效率的影响。实验结果表明,能量转移线圈回路电阻越小、安装位置越靠近等离子体线圈,能量转移效率越高,而线圈匝数的影响非常小。模拟平台上能通过能量转移线圈导出的最大电磁能量占平台总储能的35.72%,能减小破裂阶段约42.93%的耗散在等离子体线圈上的电磁能量。模拟平台实验结果从原理上验证了电磁能量转移方法的可行性,并为将在J-TEXT装置上开展的电磁能量转移实验研究提供了参考。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL631.24

【参考文献】

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本文编号：2734453