EAST上由垂直不稳定性引发破裂的分析与预测

发布时间：2022-01-14 11:42

　　从EAST装置2016年的放电实验中,选取了119次等离子体破裂放电数据,分析诱发等离子体破裂的原因,发现约60%的破裂是由垂直不稳定性直接引起的,其破裂后将会产生更大的晕电流,从而产生更大的电磁应力损坏装置。对由垂直不稳定性引起的破裂（简称为VID）（72次放电）进行了研究,建立了分别基于单变量（垂直位移）和两维变量（垂直位移、垂直位移增长率）的预测模型用于对VID破裂的预测。离线测试表明,基于两维变量的预测模型可以在破裂发生前20ms给出破裂预警信号,预测成功率达93%。 

【文章来源】：核聚变与等离子体物理. 2019,39(02)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

EAST装置的内部结构[7]对EAST2016年的放电数据进行筛选分析(等

9%的破裂(34次放电)由锁模、MHD行为直接导致。对比VID破裂与非VID破裂的晕电流大小，如图2所示，可以看出由垂直不稳定性导致的VID破裂产生的晕电流比非垂直不稳定性破裂的晕电流高8.9%。这意味着将产生更大的电磁应力。2.1对EAST上VID的统计分析针对VID(总计72次放电)进行了进一步的分析与分类，将其分为三类：a)破裂前发生垂直位移时，伴随着一些物理扰动(杂质聚芯、MHD行为、多次小破裂等，如图3所示)，这些物理扰动可能触发了图2VID破裂与非VID破裂的对比图a——等离子体电流的时间演化；b——等离子体垂直方向位置的时间演化；c——晕电流的时间演化。垂直不稳定的产生或增长，约占VID总体的37.5%(27次放电)；b)在垂直位移发生时，通过对等离子体参数的信号观察，没有发现明显物理扰动，其约占VID总体的36.1%(26次放电)；c)当加入RMP时，观察到VID发生频繁，此类VID约占VID总体的26.4%(19次放电)，如图4所示。2.1.1扰动效应分析用垂直方向的最大可控位移来表示装置的垂直不稳定性控制能力[2]，EAST上的垂直不稳定控制能力在2~5cm。快控线圈电流饱和时(失控)的垂直位移satZ反映了对垂直位移的最大可控能力，即垂直位移satZ越大，控制能力越强，反之则越弱。对所有VID的快控线圈电流饱和时的垂直位移satZ和垂直位移增长率satdlnZ/dt(dlnZ/dt表示垂直位移增长率[8]，ZZZ垂直位置平衡，smssmssmssmslnlndln/dttZZZttt)进行了分析。图5?

106核聚变与等离子体物理第39卷率下，有物理扰动的垂直位移比无物理扰动的垂直位移小，说明物理扰动削弱了EAST装置对垂直位移不稳定性的控制。所以，为了理解扰动效应对垂直不稳定性控制的影响，分析了破裂前等离子体各参数与垂直位移的关系。图3垂直不稳定性的增长伴随杂质聚芯活动a——等离子体电流的时间演化；b——电子密度的时间演化；c——等离子体垂直位置的时间演化；d——快控线圈电流的时间演化；e——磁探针信号的时间演化；f——等离子体芯部辐射的时间演化；g——等离子体边缘辐射的时间变化；h——软X射线的时间演化。黑色虚线表示垂直不稳定开始的时刻。图4VID破裂的分类情况图5垂直位移与垂直位移增长率的关系2.1.2垂直不稳定性与等离子体参数分析对所有的VID破裂放电进行统计分析，从破裂前垂直位移不稳定性出现开始，取快控线圈电流的波峰和波谷且其值大于2500A时对应的等离子体

【参考文献】：
博士论文
[1]EAST垂直位移被动稳定及主动控制模拟与实验研究[D]. 刘磊.中国科学技术大学 2015



本文编号：3588443