《EAST超導磁體動態熱負荷的模擬與實驗研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由李君君擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：EAST超導磁體動態熱負荷的模擬與實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李君君
- 依託單位：中國科學院合肥物質科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在超導托卡馬克裝置中，超導磁體的動態熱負荷是關係到磁體和低溫系統能否安全運行的重要因素之一。最近幾年ITER組織研究發現在長脈衝電漿放電時control noise部分熱負荷占燃燒間段熱負荷的40%多，但目前國內對這部分的研究還處於空白。本項目將在SAITOKPF程式中開發詳細模擬電漿電流行為的模組，實現對控制電漿垂直不穩定性和邊界局域摸等的模擬。對擴展後的SAITOKPF程式，利用獨立設計的實驗和國際認可的4C程式進行實驗和模擬驗證。然後通過此程式的模擬結合實際的實驗對長脈衝電漿放電過程中EAST超導磁體的動態熱負荷、熱點溫度和溫度裕度等進行研究，重點探索放電中control noise部分熱負荷產生和作用的物理機制。本項目的開展將為EAST裝置未來更高參數的安全運行提供一定的依據，另外也將為ITER裝置和我國未來聚變堆超導磁體的設計和建造奠定一些理論和實驗基礎。
結題摘要
隨著世界各國相繼開展未來聚變堆的設計，我國也正在迅速推進中國聚變工程試驗堆(CFETR)的設計。在超導聚變裝置中，超導磁體的動態熱負荷是關係到磁體和低溫系統能否安全運行的重要因素。所以在EAST裝置上開展超導磁體動態熱負荷的研究對未來聚變堆超導磁體的設計有重要的參考意義。 本項目首先針對EAST超導磁體磁體系統，進行了4.5K超導磁體水力性能實驗，給出了目前EAST裝置中CS線圈實際的摩擦因子準則關係式。為了能準確的模擬超導磁體的熱負荷，對EAST裝置進行單線圈通電實驗，並利用4C程式對單線圈通電實驗進行模擬驗證和分析，得出目前裝置中CS線圈的耦合時間常數應該為30ms。並利用6個CS線圈同時通電的實驗結果驗證，模擬結果與實驗一致。證明未來可以用這個耦合時間常數來模擬ESAT裝置中電漿放電過程中CS線圈的耦合損耗。然後利用SAITOKPF對EAST裝置長脈衝電漿放電時超導磁體的熱點溫度進行了研究，發現CS線圈的溫升不會隨著電漿放電時間的增長而增加，主要原因是長脈衝電漿放電過程中，在電漿的平頂段，CS線圈的電流變化率很小。但在長脈衝放電時，TF線圈盒的出口溫升在增加，初步分析可能是等離子電流的局部擾動，在TF線圈盒上的渦流損耗增加的原因。另外本項目還分析了CFETR CS模型線圈的熱點溫度和溫度裕度，為將來模型線圈的測試運行提供了一定的參考。項目基本達到了預期的目標。
