基于EAST装置量热系统的第一壁热负荷实验研究

发布时间：2024-06-01 01:14

　　通过测量EAST装置水冷系统的出入口冷却水的温差和流量,搭建了第一壁热负荷测量系统,实现了第一壁热负荷的分布测量。实验结果表明,在上单零偏滤器位形放电实验中,该系统测量的热负荷约占总注入能量的80%,其中,接近50%的热负荷沉积在上偏滤器区域。高的加热功率会使得第一壁热负荷更快上升。通过冷却水降温曲线拟合计算得出EAST装置上钨偏滤器水冷系统的热衰减时间约为下石墨偏滤器水冷系统的十分之一。

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【部分图文】：

图1EAST装置水冷模块分布示意图

EAST装置PFCs的水冷系统被分为I～V五个独立模块，如图1所示。模块I覆盖整体上偏滤器，模块II覆盖上被动板区域，模块III覆盖下偏滤器内靶板非打击点和高场侧区域，模块IV覆盖下圆顶Dome、下偏滤器外靶板非打击点和下被动板区域，而模块V覆盖下偏滤器内靶板打击点和下偏滤器外靶....

图2EAST典型的第一壁热负荷比例

在2018年的长脉冲高功率等离子体放电实验中，第一壁热负荷测量系统成功监测了各水冷模块排出的热负荷及其比例。通过统计不同放电参数的结果发现，在大功率(>2MW)、脉冲长度超过10s、上单零偏滤器位形放电条件下，上偏滤器区域承受的热负荷占比均接近50%。图2为其中典型上单零(USN....

图3等离子体放电的总加热功率(a)和上偏滤器的热负荷(b)以及热负荷变化率(c)

图3c展示了与图3b对应的热负荷变化率的演化过程。实验结果表明，更高的加热功率放电条件下，上偏滤器区域热负荷的增速更高。对于两种不同的加热功率，在各自功率维持不变的情况下，热负荷增速都呈现出先增大后减小的特征，且增速曲线上的转折点都出现在加热关断之前。这是由于在放电起始阶段，偏滤....

图4上、下偏滤器的冷却水温差随时间的演化

式中，T为偏滤器水冷模块冷却水出入口的温差，单位为℃；T0为温度开始下降时的水的初始温度；t为时间；τ为热衰减时间常数，单位为s。如前文所述，EAST装置上、下偏滤器使用的靶板材料不相同，分别为钨和石墨。为了定量比较两个偏滤器区域的水冷系统的冷却性能，本文对比分别分析了上、下单零....

本文编号：3985351