CFETR診斷系統(tǒng)的概念設計與診斷窗口的集成研究.pdf

1、中國聚變工程試驗堆(CFETR)，是一個為了填補國際熱核聚變實驗堆(ITER)和未來聚變示范堆(DEMO)之間的技術差距而設計的托卡馬克裝置，它的主要科學目標是獲得Ⅰ期200MW和Ⅱ期1GW的聚變功率、演示聚變堆的穩(wěn)態(tài)運行（運行因子為0.3-0.5）以及實現(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、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)的設計是一項重要而富有挑戰(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將集成當今國際受控磁約束核聚變研究的主要科學和技術成果，因此可以在消化和吸收ITER診斷系統(tǒng)的基礎上設計CFETR診斷系統(tǒng)。ITER診斷系統(tǒng)復雜而全面，將利用涵蓋了磁、激光、微波、光譜、中子和聚變產(chǎn)物等領域的約70項診斷系統(tǒng)提供近100項測量參數(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)概念設計的進展。首先評估了CFETR診斷系統(tǒng)所

3、面臨的挑戰(zhàn)，計算了CFETR環(huán)境下的中子壁負載、中子通量和中子積分通量的值;然后給出了CFETR診斷系統(tǒng)的設計流程;接著根據(jù)CFETRⅠ期和Ⅱ期的不同特點，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;最后闡述了三個具有不同功能和冗余度的ITER-like診斷系統(tǒng)方案，并對這些診斷技術在應用到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、窗口集成設計研究，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)布局時需要考慮的因素;利用CATIA軟件對CFETR裝置和診斷窗口插件進行了三維建模，并將偏振干涉儀、H-α光譜和可見紅外成像三項診斷子系統(tǒng)集成到同一個診斷窗口上。
　　第四部分介紹的是一項面向反應堆診斷的先行研究工作:遠紅外激光補償干涉儀的系統(tǒng)設計。在未來的聚變堆裝置條件下，用于電子密度測量的短波長遠紅外激光干涉儀將面臨振動誤差的嚴重問題。補償干涉儀利用