J-TEXT誤差場及鎖模解鎖的實驗研究.pdf

1、理想的托卡馬克磁場位形是由環(huán)向和極向磁場組成的二維結(jié)構(gòu)，由于托卡馬克磁場線圈形狀的變形和安裝位置的偏差等原因會產(chǎn)生徑向磁場形成三維結(jié)構(gòu)，這種徑向磁場通常被稱為誤差場。誤差場的存在將阻礙撕裂模（磁島）的轉(zhuǎn)動，容易導(dǎo)致等離子體撕裂模轉(zhuǎn)動停止形成鎖模，降低等離子體約束性能甚至誘發(fā)大破裂，對托卡馬克裝置的危害極大。如果能在撕裂模鎖模期間，通過外加手段驅(qū)動磁島重新旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)撕裂模鎖模解鎖，將會避免鎖模破裂或者延緩破裂，這對托卡馬克裝置甚至未來聚變

2、堆都有很重要的意義。
　　外加的共振擾動場會對磁島產(chǎn)生一個周期性的電磁力矩，該力矩的作用趨向于減緩磁島與擾動場的相對運動，讓磁島鎖在外加擾動場上。當(dāng)撕裂模被誤差場鎖模后，及時施加合適相位的外部轉(zhuǎn)動擾動場，磁島可能跟隨轉(zhuǎn)動擾動場重新旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)撕裂模鎖模解鎖，進(jìn)而阻止或延緩等離子體鎖模破裂的發(fā)生。本文以J-TEXT托卡馬克裝置為實驗平臺，對其誤差場的來源進(jìn)行了分析和補償，開展了轉(zhuǎn)動擾動場鎖模解鎖的實驗研究。
　　論文在實驗上利用

3、擾動場相位掃描鎖模閾值和穿透閾值等方法獲得了 J-TEXT裝置誤差場的大小和相位。在J-TEXT裝置典型放電條件下（Ip=160kA，Bt=1.6T），誤差場的大小和相位分別為0.84Gs和256.1°。利用解析計算和Ansys仿真等方法，對J-TEXT裝置誤差場的來源進(jìn)行了分析，結(jié)果表明縱場線圈的安裝偏差和引線接頭可能是J-TEXT裝置上誤差場的主要來源。根據(jù)所測得誤差場的大小和相位，利用外加擾動場對裝置誤差場進(jìn)行了補償?shù)膶嶒炑芯?，獲

4、得了很好的補償效果。
　　論文還利用轉(zhuǎn)動擾動場開展了鎖模解鎖的實驗，研究了磁島解鎖對轉(zhuǎn)動擾動場頻率、幅度以及磁島寬度等參數(shù)的依賴關(guān)系。鎖模解鎖的過程包括振蕩和解鎖兩個階段。當(dāng)轉(zhuǎn)動擾動場的幅度較小不足以驅(qū)動磁島轉(zhuǎn)動時，磁島將在被鎖住的相位附近振蕩；當(dāng)外加擾動場的強度足夠強時，磁島能夠完成一個完整的2π周期振蕩，將實現(xiàn)鎖模解鎖。論文還從數(shù)值模擬的角度給出了與實驗一致的結(jié)果。
　　另外，為了提高轉(zhuǎn)動擾動場的強度，本文探索了一種通過