KTX反場(chǎng)箍縮裝置的電磁測(cè)量系統(tǒng)研究.pdf

1、在科大一環(huán)KTX裝置中存在著很強(qiáng)的由等離子體電流和外在的導(dǎo)體產(chǎn)生的磁場(chǎng)，高溫等離子體的約束正是利用等離子體與磁場(chǎng)間的強(qiáng)烈相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。磁場(chǎng)的位形決定著等離子體的宏觀平衡及穩(wěn)定性等約束特性，而其空間分布及瞬間的變化規(guī)律則是了解等離子體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基礎(chǔ)，所以在KTX裝置等離子體狀態(tài)的研究中，磁場(chǎng)信息的獲得是必需的。對(duì)于KTX裝置宏觀的等離子體信息以及工程參數(shù)的獲得，電磁測(cè)量診斷系統(tǒng)是最基本和有效的方法。并且它在裝置的運(yùn)行、等離子體的放電控

2、制以及物理診斷中都非常重要。利用電磁測(cè)量診斷系統(tǒng)可以得出以下重要信息:
　　a)宏觀的等離子體放電參數(shù)，例如等離子體電流、磁通和電壓等;
　　b)裝置的運(yùn)行和主動(dòng)控制系統(tǒng)參數(shù)，例如極向場(chǎng)和縱場(chǎng)線圈電流、切縫處的三維誤差場(chǎng)等;
　　c)等離子體平衡重建;
　　d)MHD和各種瞬態(tài)電磁現(xiàn)象的參數(shù)等。
　　本論文的主要工作就是完成KTX裝置的電磁測(cè)量系統(tǒng)的搭建。與其他的RFP裝置對(duì)比，不僅為切縫處誤差場(chǎng)控制的研究

3、提供了三維磁場(chǎng)信號(hào)，還為反饋控制系統(tǒng)的研究在復(fù)合殼的夾層中安裝了鞍形傳感器和相應(yīng)真空室內(nèi)壁的三維磁探針。除此之外，在真空室的內(nèi)壁與銅殼外壁對(duì)應(yīng)位置放置了3×46+1×22組測(cè)量極向磁場(chǎng)Bp和環(huán)向磁場(chǎng)Bt的二維探針，用來(lái)測(cè)量復(fù)合殼上的環(huán)向和極向渦流。磁探針包覆了整個(gè)真空室和銅殼，為三維等離子體控制的研究提供了平臺(tái)。完成了整個(gè)系統(tǒng)包含的測(cè)量磁場(chǎng)信號(hào)的磁探針、電流信號(hào)的羅氏線圈、局域磁場(chǎng)信號(hào)的鞍形傳感器、磁通信號(hào)的磁通線圈以及渦流信號(hào)的渦流探

4、針陣列等診斷種類的設(shè)計(jì)、標(biāo)定、安裝和初步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　本論文另一部分的工作是電磁測(cè)量系統(tǒng)的其中一個(gè)應(yīng)用:利用復(fù)合殼上渦流的多級(jí)矩展開(kāi)的方法來(lái)估算等離子體位移。在RFP中，另一個(gè)最基本和重要的診斷是等離子體電流重心位置（位移）的測(cè)量，對(duì)RFP裝置的運(yùn)行和實(shí)驗(yàn)有著重要的意義。只有等離子體處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，才能使高溫的等離子體脫離真空室壁，約束在磁場(chǎng)中。所以等離子體位移的診斷和控制是每個(gè)反場(chǎng)箍縮裝置實(shí)驗(yàn)需要解決的基本問(wèn)題之一。因?yàn)?/p>

5、等離子體位移的測(cè)量既是等離子體是不是已經(jīng)達(dá)到宏觀平衡狀態(tài)的一個(gè)判斷，也是裝置中反饋平衡控制系統(tǒng)中用到的產(chǎn)生位置偏差信號(hào)的來(lái)源，所以同樣十分重要。
　　利用渦流的多級(jí)矩展開(kāi)法求等離子體位移是一種測(cè)量等離子體位移的新方法，也是KTX裝置上獨(dú)有的渦流探針陣列的一個(gè)重要應(yīng)用。通常情況下，都是利用邊界磁場(chǎng)“推測(cè)”出“內(nèi)部”等離子體電流的“主要”特征，而多級(jí)矩展開(kāi)的方法，也是利用部分信息，由主要到次要，描述整個(gè)系統(tǒng)的宏觀特征，兩者思路吻合。本