CFETR診斷系統(tǒng)的概念設(shè)計(jì)與診斷窗口的集成研究.pdf

1、中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆(CFETR)，是一個(gè)為了填補(bǔ)國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆(ITER)和未來(lái)聚變示范堆(DEMO)之間的技術(shù)差距而設(shè)計(jì)的托卡馬克裝置，它的主要科學(xué)目標(biāo)是獲得Ⅰ期200MW和Ⅱ期1GW的聚變功率、演示聚變堆的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行（運(yùn)行因子為0.3-0.5）以及實(shí)現(xiàn)氚的自持（氚增值比大于1.0）。診斷系統(tǒng)是托卡馬克裝置的重要子系統(tǒng)，是裝置保護(hù)、基本控制以及改善等離子體表現(xiàn)的重要方式。CFETR診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要而富有挑戰(zhàn)的研究工作。本論文

2、主要包括以下四部分內(nèi)容。
　　第一部分介紹的是ITER診斷系統(tǒng)。ITER將集成當(dāng)今國(guó)際受控磁約束核聚變研究的主要科學(xué)和技術(shù)成果，因此可以在消化和吸收ITER診斷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)CFETR診斷系統(tǒng)。ITER診斷系統(tǒng)復(fù)雜而全面，將利用涵蓋了磁、激光、微波、光譜、中子和聚變產(chǎn)物等領(lǐng)域的約70項(xiàng)診斷系統(tǒng)提供近100項(xiàng)測(cè)量參數(shù)。
　　第二部分為本論文的主體內(nèi)容，介紹了目前CFETR診斷系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)的進(jìn)展。首先評(píng)估了CFETR診斷系統(tǒng)所

3、面臨的挑戰(zhàn)，計(jì)算了CFETR環(huán)境下的中子壁負(fù)載、中子通量和中子積分通量的值;然后給出了CFETR診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程;接著根據(jù)CFETRⅠ期和Ⅱ期的不同特點(diǎn)，給出了CFETR診斷系統(tǒng)的規(guī)劃，提出了在CFETR前期和后期分別采用ITER-like和面向DEMO的兩套診斷方案;最后闡述了三個(gè)具有不同功能和冗余度的ITER-like診斷系統(tǒng)方案，并對(duì)這些診斷技術(shù)在應(yīng)用到CFETR環(huán)境下可能面臨的挑戰(zhàn)做了描述。
　　第三部分為CFETR診斷

4、窗口集成設(shè)計(jì)研究，描述了診斷窗口集成的挑戰(zhàn)、診斷窗口集成的流程以及診斷子系統(tǒng)布局時(shí)需要考慮的因素;利用CATIA軟件對(duì)CFETR裝置和診斷窗口插件進(jìn)行了三維建模，并將偏振干涉儀、H-α光譜和可見(jiàn)紅外成像三項(xiàng)診斷子系統(tǒng)集成到同一個(gè)診斷窗口上。
　　第四部分介紹的是一項(xiàng)面向反應(yīng)堆診斷的先行研究工作:遠(yuǎn)紅外激光補(bǔ)償干涉儀的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在未來(lái)的聚變堆裝置條件下，用于電子密度測(cè)量的短波長(zhǎng)遠(yuǎn)紅外激光干涉儀將面臨振動(dòng)誤差的嚴(yán)重問(wèn)題。補(bǔ)償干涉儀利用