论文部分内容阅读
EAST托卡马克经过前两年的升级改造后，总加热功率可达2(6)MW。模拟计算表明，当分界面密度为0.9×1019m-3时，即使总加热功率只有14MW，在单零条件下偏滤器外靶板的热流峰值也将达到1(6)MW/m2，远超W/Cu偏滤器10Mw/m2的承受极限。为实现高参数长脉冲准稳态运行的工程目标，EAST面临着降低偏滤器靶板等离子体热流而同时不破坏主等离子体约束的巨大挑战。辐射偏滤器反馈控制是解决该困难的备选方案之一。但2012年实验发现，偏滤器充气系统的延迟时间高达1(6)0ms-330ms，导致偏滤器靶板热流的反馈控制无法实现。 本论文用简单的等离子体辐射模型探讨了延迟时间对辐射偏滤器反馈控制的负面影响。对偏滤器充气系统进行了改造，给辐射偏滤器反馈控制提供了必要的硬件基础。改造后，压电阀被放入垂直颈管中，并由冷屏保护起来，能够承受复杂的电磁环境和热环境。由于充气管道的缩短，延迟时间降低至7(6)ms。还对充气阀门做了流量定标，使气体流量能够得到精确控制。外部气路也增加了保护措施，能够方便地处理充气系统可能出现的故障。还安装了一套由电磁阀控制的气路，留做备用。 本文研究了在H模、下单零条件下，主等离子体与偏滤器等离子体在氩氘混合气体(20％Ar)注入后参数的变化。当混合气体以脉宽200ms，流量为1.1pa.m3/s注入后，等离子体发生了H-L-H模转换，偏滤器靶板热流虽然显著降低，但同时等离子体的约束遭到了破坏;在中性束注入功率为1.(6)Mw，低杂波电流驱动的条件下，以流量为0.23pa.m3/s持续注入混合气体，边界等离子体辐射增强一倍，偏滤器靶板热流得到持续地抑制，打击点的温度维持在(6)0℃，并且等离子体一直维持在H模。该实验证实了在EAST上注入Ar以降低靶板热负荷并长时间维持H模的可行性。比较以上两种注入气体的方式，结果表明，低流量、长脉宽的注入方式更可能实现稳定的高辐射功率的H模。实验还分析了从阀门开启到辐射建立过程所经历的时间和主等离子体中氩特征谱线的时间衰减以及它们对辐射偏滤器反馈控制的影响。 本论文介绍了偏滤器充气系统的搭建和2014年辐射偏滤器的实验结果，为EAST辐射偏滤器反馈控制减缓偏滤器靶板热流做了积极有益地探索。