EAST托卡马克PCS中新经典撕裂模的实时探测

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在高参数等离子体放电实验中,新经典撕裂模是托卡马克最危险的磁流体不稳定性之一。它会引起等离子体的约束变坏甚至导致大破裂。主动控制撕裂模和新经典撕裂模是托卡马克等离子体物理研究中的一项重要内容。目前新经典撕裂模控制较为普遍的方法是采用电子回旋波进行局域的功率沉积,以此来补偿磁岛附近损失的那一部分自举电流,从而达到控制新经典撕裂模的目的。由于撕裂模和新经典撕裂是以磁岛的形式存在于等离子体当中,因此磁岛的实时探测是做撕裂模控制之前的关键环节。  本文主要介绍了EAST等离子体控制系统(PCS)中一个针对将来新经典撕裂模控制的磁岛实时探测系统。新经典撕裂模磁岛的实时、准确的探测包括探测磁岛的位置、磁岛宽度、环向模数以及旋转频率等重要信息。新经典撕裂模的磁岛旋转会导致周围磁场的扰动和电子温度的波动。基于这个特征,选取Mirnov探针和电子回旋辐射诊断的信号,就可以实时地计算磁岛的相应参数。磁岛的宽度通过Mirnov信号得到,而磁岛的径向位置可以由ECE诊断得到。实时探测的算法用到了相关性分析法和Hilbert变换。再结合实时的等离子体平衡重建(rtEFIT),将磁岛位置转化成磁岛所在的磁面。通过反射内存卡将磁岛宽度、磁岛位置以及旋转频率传递给等离子体控制系统做接下来的控制。控制系统接收到磁岛参数信息后由TORAY将位置转化成电子回旋共振加热系统的镜子旋转角度来做之后的EC波沉积。  目前EAST上针对新经典撕裂模控制的数据采集系统和磁岛实时探测系统已经初步搭建起来,并能够在3ms量级实时准确地定位磁岛。此系统能够集成在EAST等离子体控制系统之中,并为下一轮EAST实验中采用电子回旋加热抑制新经典撕裂模提供有效的磁岛信息。
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