EAST辅助加热下偏滤器靶板热流分布研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:vh600
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高参数长脉冲稳态运行是EAST的主要目标。在高参数稳态运行中,等离子体与器壁尤其是偏滤器长时间的强烈相互作用,使得偏滤器面临高温度、高热流的风险,而偏滤器靶板的温度和热流分布受到加热方式、磁场位形及靶板结构等诸多因素影响,这些因素对偏滤器靶板温度、热流影响的研究不仅有助于物理机制的理解,也为装置的安全运行提供一定的保障,为下一步的工程设计提供一定的参考。本文以红外测温为主要手段,提取温度数据进行分析,并通过DFLUX程序和ANSYS对达到偏滤器靶板的热流进行了计算。研究了射频波和中性束注入(NBI)对上、下偏滤器热流、温度分布的影响,磁场位形对热流峰值和热流分布的影响,以及偏滤器结构不同造成的上、下靶板热流的不对称;计算了高功率运行中I型边界局域模(ELMs)给下外、上外靶板带来的高热流;为对比长脉冲运行过程中不同靶板材料的热能传导能力,分析了上、下偏滤器热平衡特征时间。主要研究结果有:  1.加热方式影响偏滤器热流分布实验研究。在单独低杂波辅助加热的下单零位形放电中,当ELMs的频率小于50Hz时,ELMs在偏滤器下外靶板上产生了较宽的极向热流分布,其半高全宽是相近条件下低杂波和NBI共同加热时的两倍多。经过大量分析还发现,下单零位形放电中,低杂波功率如果超过1.2MW,在开始工作时常在偏滤器下外靶板产生非常宽的热流分布,而低杂波注入时如果NBI已经在工作,则不会出现,说明NBI会影响低杂波引起的热流分布。当NBI功率较大时,会在偏滤器上外靶板上造成局部的能量沉积。低杂波加热下ELMs时的极向热流分布与ELM-free相比,不但热流值有较大增加,其半高全宽也有较大增长。偏滤器靶板的极向温度/热流分布还与边界局域模频率相关:当ELMs的频率小于50Hz时,以射频波加热为主的偏滤器极向热流/温度分布比NBI为主加热的分布宽;当ELMs的频率在150Hz左右时,则以射频波加热为主的极向热流/温度分布比NBI为主加热的分布窄。对低杂波加热下的H模放电中下外靶板温度/热流分布分析发现环向的不对称性。环向上,在低温区域,随着峰值温度/热流的升高,温度/热流径向分布曲线半高全宽减小得很快;但在高温区域,温度/热流曲线半高全宽并没有随着峰值温度迅速减小,而是变化不太大,高温区的温度是整体升高的,没有在极小的范围内形成极高热流。  2.磁场位形影响偏滤器热流分布实验研究。磁场位形影响靶板热流,主要原因是B×▽B的方向。对低杂波辅助加热双零位形放电中偏滤器上外、下外靶板温度分布进行了分析,发现上外靶板温度高于下外靶板,且上外靶板温度分布较宽,下外靶板温度分布较窄,这是磁场位形导致的,但也包括靶板结构和辅助加热的部分影响。对ICRH加热下的下单零、上单零和双零位形放电中偏滤器靶板热流分布分析得到,在上、下靶板材料、结构相同的情况下,外靶板热流大于内靶板,尤其是双零位形下上外靶板峰值热流达到了上内靶板峰值热流的约4倍,上外靶板峰值热流是下外靶板峰值热流的6倍。  3.偏滤器结构影响热流、温度的研究。通过TSC对双零位形下破裂时偏滤器靶板的热流进行了数值模拟,结果显示,破裂时偏滤器上外靶板的热流值最高,达到了7.94MW/m2,是上内靶板热流的1.6倍,是下外靶板的1.33倍,说明了EAST偏滤器结构不同造成的不对称性。对上、下偏滤器热平衡特征时间进行了对比,分析了超过60s的下单零位形放电,发现石墨偏滤器靶板温度的增长虽然越来越缓慢,但在整个放电中都是在不断地升高,直到辅助加热停止工作;对上单零长脉冲放电过程中ITER-like钨铜偏滤器靶板温度时间演化分析可得,在辅助加热开始约8~13s后靶板温度基本达到准稳态,与石墨偏滤器相比,钨铜偏滤器具有良好的导热性能。  4.高功率运行中上、下靶板高脉冲热流研究。在辅助加热功率约4MW的下单零位形放电中,不管是单独射频波还是射频波和NBI共同加热,ELMs都在偏滤器下外靶板上产生了约4MW/m2的瞬时热流。同样是辅助加热功率约4MW的情况,上单零位形放电中ELMs在偏滤器上外靶板产生了约十几MW/m2的脉冲热流,比下外靶板峰值热流大很多,这是由多种原因造成的,包括B×▽B的方向和靶板结构等。
其他文献
近年来,钙钛矿锰氧化物引起了人们的广泛关注,因为它具有独特的电荷有序、轨道有序、晶格畸变、超交换作用、双交换作用以及相分离和磁相变等有趣的物理性质,所以被人们广泛
当前赣南地区的经济社会发展处于关键期,如何结合地区特色制定科学的人才政策吸引人才,将人才资源转化为现实生产力是一个引人深思的问题.本文分析赣南地区人才强市战略必要
职业教育发展由来已久,并成为对经济和社会发展最为密切,最为直接的教育层次.在经济快速发展的时期,职业教育的地位和作用也日益明显.也受到越来越多的国家和民族的关注.近几
新课程改革在我省已步入了第二个年头,刚接手新课改的教师在摸索着,从举行的区域校际观摩课中显见,教学观念跳不出老圈子,这样造成学生倦,老师困。因此,细揣摩新课标,转变教
作为从事职业教育的老师,怎样才能有效提高职教生的综合素质呢?笔者在多年的职教实践中深深体会到,尤其要注意处理好表扬与批评的关系。表扬和批评是教育的一种手段,是对学生
一直以来,茶文化都在中国传统文化上独领风骚.茶馆作为茶文化的载体,在其文化展示和传承等方面起着不可或缺的作用.在不断发展的当下,茶馆更成为人们工作之余放松身心和缓解
一、问题的提出rn在多年的地理教学中,有个问题一直困扰着本人:有个别同学其他学科的成绩还不错,学习也用功,但是学习地理总显得“不入门”,成绩不理想.在每次接任毕业班的地
混沌振子系统作为信号发生器可以输出比较宽的频率,混沌振子的同步控制在信号发射和接收中有重要作用,因为两个混沌系统同步后才可以确保发射的系统的信息被接收系统完全识别。
化学概念是化学教学中的重要内容,化学概念的掌握是学习化学的基础.农村学生由于生活阅历、信息掌握程度不足,在学习化学概念时遇到很大的困难,以前的文献提及这一问题总是从
染料敏化太阳能电池(DSSC)是一种新型半导体光电化学电池,具有制作简单,成本低廉,热稳定性好等优点,吸引了全球许多研究学者的广泛关注。然而,染料敏化太阳能电池光电转换效率仍旧不高,因此科学工作者的研究焦点依旧集中在提高光电转换效率问题上。研究已经证明染料敏化剂的性能对提高电池光电转换效率有重大影响。本文主要应用密度泛函理论和含时密度泛函理论对卟啉敏化剂YD2, YD2-o-C8, YD20, Y