HLM装置RMP线圈设计.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,HLM装置RMP线圈设计,HLM装置RMP线圈设计HLM装置RMP线圈设计内容提要1、线圈介绍2、国内外主要装置介绍3、模拟计算结果分析4、线圈结构5、电源系统6、讨论和建议,内容提要,1、线圈介绍2、国内外主要装置介绍3、模拟计算结果分析4、线圈结构5、电源系统6、讨论和建议,1、线圈介绍,是边缘模的一种重要的伴随现象，由于不断排出杂质，在较好的控制下，模状态可以长期维持。,在带来等离子体能量的损失的同时，还会给托卡马克装置面对等离子体材料造成危害。装置一次边缘局域模（）事件所释放能量（10兆焦耳/平方米)是其内部材料所能承受热负荷（0.5兆焦耳/平方米）的近20倍。这将严重影响装置内部部件的使用寿命。因此，各国科学家一直在在努力寻找对边缘局域模（）事件的有效控制方法。,其中具有较好约束但伴随高热负荷的 需加以控制或缓解。,（1）控制方法介绍,(),(),n=0 a,(),针对,(,),a ,:,线圈设计介绍-续,核工业西南物理研究院,Southwestern Institute of Physics,线圈的主要作用是建立内部或外部线圈反馈，产生局限于等离子体边缘的外加共振螺旋场，获得边缘梯度适中的稳态H模，这项技术的关键在于使边缘磁力线随机化而不影响芯部约束。,该系统能够产生3或4的扰动场，,参数在 0.925处能够达到1左右。,Pedestal region,等离子体边缘,边缘磁岛与随机化区域,线圈设计图中，红色表示线圈电流为正，蓝色表示线圈电流为负，绿色表示线圈电流为零。,线圈和等离子体距离越近，控制效果越好。,分别是 和,面上的磁岛的半宽度以及,这两个面之间的径向距离。,输出结果将得到扰动磁场谱的径向依赖关系，,以及最终扰动磁力线得到的e图。,模拟时需要将线圈的几何位形和电流分布以及等离子体的平衡磁场作为输入量。平衡磁场需要计算扰动磁场的逆径向变量（），以及q的分布和q得导数。,作为衡量磁岛重叠程度的标准，,时说明磁岛重叠了。,磁岛的半宽度：,计算3,（2）控制线圈的重要性,20-30,1,1 2,n=3,ASDEX,n,=4,ITER,n,=4,n=3 4(n 12),+2,(),2M n=3 4,2、国内外主要装置介绍,8080,重要物理结果,新型 设计（）,32:(1 3)8,60 /10s,.,In-vessel,ELM coils,2007,-3 2007,12 (6 6),6 2008,4 6 .,分离线圈的可行性,(),(,),设计原则：,与窗口相容,扰动场达到阈值(0.92处值为1),具备灵活可调的波谱,2M,2M ,“”,2,曲率中心：1.17m,曲率半径：1.35m,2M的内部线圈计算,线圈参数设计：,线圈(上)高度：11.8，宽度：115，中心位置R：219，Z：90.,线圈(下)高度：11.8，宽度：121.5，中心位置R：232，Z：72.5。,线圈距离真空室距离15。,线圈环向占角度：30。,分离线圈设计,曲率中心：1.17m,曲率半径：1.36m,紧凑型线圈设计,线圈（上）高度：14.5，宽度：200，中心位置R：212.8，Z：95.5。线圈（下）高度：14.5，宽度：70.7，中心位置R：225，Z：78。,线圈距离真空室距离16。,线圈环向占角度：54(上)，18（下）。,-结合方案的外部上半平面线圈计算,a,b,a,X 18,X 8,a,外部与内部线圈设计,2M的外部分离线圈计算,曲率中心：1.17m,曲率半径：2.15m,结合2M窗口的线圈设计(1),（G文件：2096000.00100）,R(),a(),178.501,62.076,1.759,0.404,0.691,2000,0.6,2M平衡位形参数,2M的内部线圈设计,线圈曲率中心：1.17m，曲率半径：1.35m。线圈高度：32，宽度：170，中心位置R：233，Z：65。,线圈距离真空室距离16。,线圈环向占角度：42。,线圈曲率中心：0.6m，曲率半径：1.98m。线圈（上）高度：22，宽度：111，中心位置R：212.5，Z：122。,线圈（下）高度：32，宽度：128，中心位置R：244，Z：70。,线圈距离真空室距离1。,线圈环向占角度：36。,结合2M窗口的线圈设计(2),线圈曲率中心：0.6m，曲率半径：1.98m。线圈（上）高度：22，宽度：200，中心位置R：212.5，Z：122。,线圈（下）高度：32，宽度：230，中心位置R：244，Z：70。,线圈距离真空室距离1。,线圈环向占角度：54。,结合2M窗口的线圈设计(3),线圈曲率中心：0.6m，曲率半径：1.98m。线圈（上）高度：31，宽度：212，中心位置R：226，Z：100。线圈（下）高度：31，宽度：71，中心位置R：242，Z：70。,线圈距离真空室距离1.5。,线圈环向占角度：54，18 。,结合2M窗口的线圈设计(4),三、线圈结构,铬锆铜导体（）,聚酰亚胺绝缘体(1-2),合金壳 625(1-4),2x2 或4x4,形状参考(),形状参考(),内部线圈(10),1111（单匝）,2-48x1,0.01851 2,0.000150.75V,(7.5X4匝=30),1）线圈尺寸与安装位置（参考）,a,b,内部线圈尺寸(2x6,5),2）2M线圈尺寸与安装位置,a,b,内部线圈,线圈（上）高度：300，宽度：2000,优化的紧凑型上半平面线圈设计,内部线圈尺寸(1x6,1x18,5),线圈曲率中心：0.6m，曲率半径：1.98m。线圈（上）高度：31，宽度：212，中心位置R：226，Z：100。线圈（下）高度：31，宽度：71，中心位置R：242，Z：70。,线圈距离真空室距离1.5。,线圈环向占角度：54，18 。,铬锆铜（）化学成分（质量分数）%（:0.25-0.65，:0.08-0.20）硬 度（78-83）导电率 43 软化温度 550 特点：具有较高的强度和硬度，导电性和导热性，耐磨性和减磨性好，经时效处理后硬度、强度、导电性和导热性均显著提高，易于焊接。,品质要求：1.电导率测量用涡流电导仪，测三点取平均值 442.硬度以洛氏硬度标准，取三点取平均值 783.软化温度实验，炉温 550 保持两小时后，淬水冷却后与原始硬度比较不能降低15%以上物理指标：硬度:75,导电率：75，软化温度：550,(上海首泽实业有限公司),3)线圈材料及其固定,需固定在真空室壁,被第一壁（石墨瓦）覆盖,无需水冷,12,125/3 a,(30m 0.58,31.1),(1),四、电源设计,控制和缓解边缘局域模需要的电源要求电流响应速度快，能够在很短的时间内产生期望的电流，而且电流纹波较小。,经费预算,一套快控电源的经费预算为40万（除真空开关外其它均为非标设备）：,一台100变压器（10万）,两台变流器2002（10万）,一套H桥式快控单元1001.5（10万）,一台真空开关（5万）,控制和采集系统以及其它辅助设备（5万）,电源两套共80万元,1.2,=30,()20A (0.1%),=5,()4A (0.1%),1.,基于HL-2M对扰动磁场的初步估算表明，在目前条件下,上下平面对称分布的内部线圈或外部线圈均能够满足要求。,2.,外部线圈相比内部线圈需要的总安匝数高一个量级,。,3.其中,上半平面,紧凑布置的双组内部线圈（1x6，1x18是最佳的备选设计,；,4.下一步还需要结合,HL-2M窗口、诊断等,解决RMP线圈的工程安装设计、与第一壁的配合、进出联接、应力计算等问题,。,小结,谢谢观赏！,2020/11/5,31,