《EAST雪花偏濾器位形設計與實驗的研究》是依託中國科學院合肥物質科學研究院，由郭勇擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：EAST雪花偏濾器位形設計與實驗的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭勇
- 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
偏濾器電漿的大量能量沿著刮削層內磁面沉積在狹小的偏濾器打擊區域，會導致偏濾器靶板熱負荷過大而損毀。特別是在高約束模式下，邊界局域模的周期性大爆發，導致大量能量迅速沉積，危害更加嚴重。2012年EAST電漿實現32秒高約束放電和411秒的長脈衝實驗。隨著輔助加熱功率的提高，電漿還將運行在更高的參數和更長的時間，這就提高了對熱負荷控制的要求。雪花偏濾器位形通過改變偏濾器附近極向磁通分布，減少偏濾器靶板熱負荷，抑制熱流的大規模瞬間爆發，是保護偏濾器靶板的一種重要的新手段。本項目將在EAST上實現穩定的雪花偏濾器位形放電，降低EAST偏濾器靶板上的熱負荷；通過對雪花偏濾器位形的控制，實現對偏濾器靶板上熱負荷的位置和大小的調節，為EAST高參數和長脈衝運行下的偏濾器靶板提供一道安全保障，也為ITER和CFETR開展雪花偏濾器位形設計和實驗提供參考。
結題摘要
偏濾器電漿的大量能量沿著刮削層內磁面沉積在狹小的偏濾器打擊區域，會導致偏濾器靶板熱負荷過大而損毀。特別是在高約束模式下，邊界局域模的周期性大爆發，導致大量能量迅速沉積，危害更加嚴重。隨著輔助加熱功率的提高，電漿還將運行在更高的參數和更長的時間，這就提高了對熱負荷控制的要求。雪花偏濾器位形通過改變偏濾器附近極向磁通分布，減少偏濾器靶板熱負荷，抑制熱流的大規模瞬間爆發，是保護偏濾器靶板的一種重要的新手段。本項目針對EAST裝置結構的特點，數值模擬與實驗檢驗相結合，開展EAST雪花偏濾器位形設計與實驗研究。數值模擬方面，我們移植了托卡馬克電漿放電模擬程式TSC程式以及TRANSP，Onetwo到電漿物理研究所‘神馬’伺服器上，構建模擬計算平台。在此平台上，一方面，開展EAST的雪花偏濾器位形的靜態平衡的設計工作，設計了偏濾器電漿位形設計模組，可以方便靈活設計EAST雪花偏濾器電漿位形的平衡，為實驗提供合適的目標平衡；另一方面，針對EAST的極向場線圈的布局特點，研究控制變數與PF線圈電流的解耦方法，設計多變數MIMO控制的方法，並通過模擬計算予以驗證。在此基礎上，通過平台計算，設計合適的EAST雪花偏濾器電漿放電過程，成功指導EAST實驗。在項目開展過程中，我們發現雪花偏濾器的垂直增長率較大的問題，因此開展了EAST垂直位移過程與反饋控制的模擬，可用於評估內部線圈的控制能力。此外，我們也構建和檢驗了TSC+Onetwo的計算模式，可以用於EAST輔助加熱下雪花偏濾器電漿放電過程的分析與設計。上述的工作也為ITER和CFETR開展雪花偏濾器位形設計提供參考。
