先進偏濾器位形控制算法研究及控制程式開發

《先進偏濾器位形控制算法研究及控制程式開發》是依託核工業西南物理研究院，由李佳鮮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：先進偏濾器位形控制算法研究及控制程式開發
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李佳鮮
• 依託單位：核工業西南物理研究院

項目摘要

理論研究及實驗結果表明先進偏濾器位形能夠有效的降低偏濾器靶板的熱負載，有望套用到ITER及未來聚變堆中。我院正在建造的HL-2M裝置，通過最佳化極向場線圈布局，具備兼容運行標準偏濾器和多種先進偏濾器位形的能力，為開展先進偏濾器研究提供了良好的平台。然而從先進偏濾器的實驗結果及模擬分析發現，兩個X點連線的距離及方向等參數對磁通展寬、熱流分散、雜質反流、脫靶偏濾器的運行都影響極大。因此，先進偏濾器位形精確控制算法，已經成為HL-2M控制系統的重要組成部分，也是保障先進偏濾器穩定運行以及開展物理研究的基礎。.本項目旨在研發先進偏濾器位形精確控制算法，實現兩X點中心、X點連線的距離及角度的控制，以及磁通展寬和打擊點位置的調整；以位形控制算法為基礎，考慮電漿運動對迴路方程的影響，開發電漿控制程式。並通過模擬仿真驗證控制程式的可靠性；此外，利用X點控制算法探索不同先進偏濾器位形相互轉化的可行性。

結題摘要

國際上以DIII-D和TCV、NSTX等裝置為代表，開展了大量先進偏濾器（雪花偏濾器為主）的實驗，獲得了穩定的先進偏濾器位形，研發了各種各樣的先進偏濾器位形的控制算法並掌握了相關的控制技巧。這些控制算法各有優缺點，仍處在快速發展中，但需要進一步的改進，以便實現雪花等先進偏濾器位形的精確控制，從而開展先進偏濾器物理相關的深入研究。在國內，EAST裝置開展了準雪花偏濾器位形的初步實驗運行；但對於先進偏濾器位形精確控制的相關研究還處於空白階段。我院正在建造的HL-2M裝置，通過最佳化極向場線圈布局，具備兼容運行標準偏濾器和先進偏濾器的能力；並且各個線圈具備獨立供電能力的極向場線圈位於環向場線圈和真空室之間（與電漿距離較近），有利於利用線圈對電漿進行靈活控制；因此，HL-2M為開展雪花偏濾器的研究提供了良好的平台。此外，研發先進偏濾器位形精確控制算法，已經成為HL-2M控制系統研發的必不可少的組成部分，也是保障先進偏濾器穩定運行以及深入開展物理研究的基礎。 本項目的研究目標是研究先進偏濾器位形的精確控制算法，開發相應的控制程式，並通過模擬仿真驗證控制程式的可靠性。 本項目通過研發先進偏濾器位形識別算法，解決了先進偏濾器的主要參數（兩X點中心、間距、角度等）的識別問題；通過建立PF線圈電流對位形變化（主要X點變化）的回響模型，考慮電漿運動對電漿-電源迴路方程的影響，推導先進偏濾器位形控制算法並開發相應程式，解決了先進偏濾器位形X點的精確控制的關鍵問題，並利用該程式，實現了不同先進偏濾器位形之間的平穩的轉換。 這些研究結果有助於HL-2M開展先進偏濾器控制相關的研究，同時也為國內托卡馬克裝置上進行先進偏濾器運行以及相關物理機制的研究奠定基礎，從而加快國內先進偏濾器研究步伐，為我國未來聚變堆的運行提供支持。