托卡马克等离子体电流罗科线圈的测量误差分析

摘要

在托卡马克中，等离子体电流测量直接关系到欧姆加热功率、安全因子等基本放电参数的计算，以及等离子体不稳定性的分析，是十分重要的。罗科线圈因其结构简单，易于安装，是托卡马克等离子体电流最常见的测量手段。在实际使用中，待测电流与罗科线圈的相对位置关系并不确定；同时，在安装时为了避开诊断窗口等也可能导致线圈截面与等离子体电流不垂直，这些可能导致罗科线圈测量出现误差。罗科线圈去线和回线所包围的面积是衡量罗科线圈抗干扰能力的重要指标，在托卡马克中，罗科线圈处在较强的纵场环境下，此回路很容易在纵场磁通的作用下产生感应电压，从而形成干扰。本文根据托卡马克磁场位形和罗科线圈结构，系统地分析托卡马克中罗科线圈的测量误差是有重要实际意义的。
　　本论文以安装在J-TEXT托卡马克真空室外壁的一组PCB罗科线圈为例，详细分析了等离子体电流处在真空室中不同位置时电流测量的误差。由于该线圈为了避让 keystone真空室段的绝缘，安装在偏离对称面一定距离的位置，论文分析了此安装位置偏差带来的测量误差。同时，罗科线圈偏离对称面，导致纵场在其上将形成磁通，纵场线圈电流变化时在线圈上形成干扰信号，论文分析了该信号的特征和大小，并将其与实验波形进行了对比。分析结果表明，纵场线圈电流在下降阶段会对罗科线圈造成明显影响,分析得到的结果符合实验波形。本文的分析结果为J-TEXT的电流测量准确性以及新的罗科线圈的设计都提供了一定的参考，同时解释了纵场线圈电流变化影响等离子体电流波形，也为将来可能开展的变纵场实验提供了一定基础。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 论文的主要工作

2 J-TEXT罗科线圈基本原理

2.1 罗科线圈模型

2.2 两种骨架罗科线圈

3 J-TEXT罗科线圈误差分析

3.1 罗科线圈的主要误差来源

3.2 罗科线圈位置误差

3.3 罗科线圈抗磁场干扰分析

3.4 J-TEXT托卡马克外罗科线圈分析

3.5 罗科线圈实验测量结果与分析

3.6 本章小结

4 纵场对罗科线圈测量影响分析

4.1 待测电流的磁场分布

4.2 J-TEXT托卡马克纵场

4.3 纵场对罗科线圈影响分析

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录