托卡马克

摘要： 【英国托卡马克能源公司网站2021年12月16日报道】英国托卡马克能源公司(Tokamak Energy)2021年12月16日宣布,用于确保超导磁体高效运行的低温或极低温电气设备设计取得重大突破:为真空低温恒温器研发了一种新型电源转换器。2021年11月的相关测试表明,该转换器将冷却磁体所需电力降低了50%。这将大幅减少未来聚变电厂的运行费用。

摘要： 国际热核聚变实验堆计划旨在模拟太阳发光发热的核聚变过程,探索受控核聚变技术商业化可行性。国际热核聚变实验堆是一个能产生大规模核聚变反应的托卡马克,俗称“人造太阳”。中科院等离子体所自2009年10月正式签订ITER计划国内采购包制造任务首份合同以来,深度参与ITER计划,承担了导体、校正场线圈、超导馈线、电源、诊断、安装等采购包,占中国承担ITER采购包任务的绝大部分,为ITER计划的顺利推进作出了重要贡献。

摘要： [目的]托卡马克是公认最接近实现未来聚变堆聚变发电的可行方案,然而在实现聚变发电的路上还存在许多物理和工程技术问题。误差场作为托卡马克不可避免的偏离轴承对称的扰动磁场,即便幅值只有纵场大小的十万分之一,也会诱发锁模,引起等离子体储能大幅降低,进一步降低聚变堆核聚变反应率,甚至引起等离子体破裂,损坏装置第一壁,威胁着聚变堆的安全性和经济性。因此,三十多年来一直是托卡马克重点关注的物理问题之一。[方法]回顾了误差场锁模研究历史,梳理了托卡马克误差场四十多年的研究成果,从实验、理论和模拟的角度比较全面地阐述了误差场研究进展。[结果]在阐明误差场研究进展的基础上,指出了目前国际上误差场研究中重点关注且尚未解决的前沿问题。[结论]希望借此推动我国相关研究继续瞄准国际前沿问题取得新的突破,为磁约束核聚变物理知识体系的建立不断贡献出中国力量。

摘要： [目的]基于中国聚变工程实验堆(CFETR)功率输出特性,在聚变堆最大热功率1.25 GW条件下,提出一种CFETR聚变发电厂概念设计方案。[方法]针对CFETR聚变堆周期性长脉冲输出特性与常规岛设备连续稳定输入需求之间的矛盾,采用储能技术方案以“削峰填谷”的方式实现CFETR聚变发电安全稳定运行。讨论了CFETR聚变水冷与氦冷两种不同包层方案下的储能以及一回路与二回路之间耦合与解耦运行模式的组合方案,并通过方案比较,给出CFETR聚变堆不同包层对应的最佳储能运行组合建议。[结果]结果表明:水冷包层、氦冷包层聚变堆分别对应的最佳组合方案是导热油+解耦储热方案与熔盐+耦合储热方案。[结论]从常规岛侧而言,相对于水冷包层方案,采用氦冷包层方案的CFETR聚变发电厂技术经济性更好。研究提出的CFETR聚变发电厂概念设计方案对后续聚变发电技术研究以及工程设计,具有较高的参考价值。

摘要： [目的]为了实现托卡马克在放电过程中对等离子体位形的实时重建,在对相机标定算法分析的基础上,提出一种基于全连接神经网络的可见光边缘重建算法。[方法]该算法的作用是建立像素坐标系和托卡马克坐标系的对应关系进而实现等离子体可见光边缘重建。[结果]在该算法的基础上引入小样本学习,来对全连接神经网络重建算法做进一步改进。[结论]实验结果表明该算法可以精确地对等离子体可见光边缘进行重建,同时也满足系统对实时性的要求。

摘要： 偏滤器是托卡马克中用于排除氦灰和粒子的主要部件,也是发生等离子体与壁材料相互作用最强烈的区域。钨材料被认为是偏滤器的主要候选材料,现在世界上的主要托卡马克装置都开始重点关注钨偏滤器条件下放电特性。长脉冲高功率运行对钨偏滤器的要求包括:沉积到偏滤器靶板能流得到有效控制、钨靶板侵蚀和钨杂质输运的理解、钨杂质聚芯和燃料在钨材料中滞留的抑制。通常要求钨偏滤器具有较强的热辐射能力,从而在能量沉积到偏滤器靶板前将其辐射掉,同时降低入射到靶板的粒子能量。本文回顾了钨偏滤器基本物理问题的研究进展,包括器壁材料对偏滤器能量辐射和脱靶的影响,外加杂质注入脱靶,钨靶板侵蚀的主要影响因素,钨杂质输运和聚芯,边界局域模对钨靶板的影响和燃料在钨靶板中的滞留。

摘要： 国际热核聚变实验堆(ITER)计划是我国参与规模最大的国际科技合作项目,目标是验证大型托卡马克装置实现聚变能的可行性。等离子体大破裂是ITER安全运行面临的最大威胁,会对装置造成严重的损坏,因此缓解破裂危害是ITER亟待解决的关键问题。目前缓解破裂危害的基本策略是主动注入大量粒子,但现有的破裂缓解系统尚不能完全满足ITER的需求。该文通过分析现有破裂缓解系统的特点,介绍J-TEXT托卡马克上新一代用于破裂缓解的电磁弹丸注入系统(EMI),该系统使用电磁力发射弹丸,可有效提高弹丸的注入速度并缩短响应时间,克服了其他系统的局限性。电枢是EMI的核心部件,在发射中起决定性作用,通过介绍尾翼接触型电枢的结构及功能,说明这类电枢运用于EMI时在减速阶段存在枢轨电接触性能不足、运动稳定性不够高等局限性,由此根据EMI减速阶段对电枢性能产生的特殊需求,设计了一款具有X型结构的新型固体电枢。仿真结果表明,电枢的电磁、机械性能满足发射要求,电接触特性良好。在发射性能试验中,电枢完成了加速至520m/s后主动减速至0m/s;电枢-弹丸分离性能试验中实现了电枢、弹丸的稳定分离,弹丸的飞行速度为358m/s,且该速度能随着加速能量的增加进一步提高。EMI为托卡马克等离子体破裂缓解贡献了一种高效注入杂质的先进方案,该文提出的X型电枢具有良好的发射性能,为EMI提供了一种优良的新型固体电枢结构及设计方法。

摘要： [目的]磁约束核聚变是解决能源问题的有效途径之一。为了实现准稳态运行,超导磁体(特别是高场高温超导磁体)已成为未来托卡马克设计的首选方案。[方法]介绍了EAST的最新实验进展及未来研究计划,并从超导磁体技术方面总结了未来聚变装置CFETR的最新进展。[结果]2021年底,世界首个全超导托卡马克EAST(Experimental Advanced Superconducting Tokamak)成功实现1 056 s长脉冲高参数等离子体运行,创造最长运行时间的世界记录。[结论]中国聚变工程试验堆(CFETR, China Fusion Engineering Test Reactor)的设计已经完成,它将填补国际热核聚变实验堆(ITER, International Thermonuclear Experimental Reactor)和示范堆(DEMO)间的空白。

摘要： 作为一个封装托卡马克的真空压力容器,杜瓦将为冷屏和磁体系统提供真空环境,同时传递来自于自身和线圈系统的载荷,在正常和非正常运行的过程中杜瓦将会遭受地震载荷、电磁力、测试压力、自身净重等载荷的冲击,其中净重和压力载荷是影响杜瓦结构安全性的关键因素,该研究首先基于无力矩理论计算了杜瓦在压力载荷、自身净重以及两者联合作用下的应力状态,获得了杜瓦的危险区域,在此基础上通过应力线性化,提取了危险区域的薄膜、弯曲和峰值应力,最后基于ASME的分析设计对各种不同的应力进行了评定,并分析了局部应力集中的原因,这对于杜瓦的设计优化以及中国聚变工程实验堆杜瓦的设计制造都具有一定的指导作用.

摘要： 按照章等[Zhang Y Z,Liu Z Y,Mahajan S M,Xie T,Liu J 2017 Phys.Plasmas 24122304]发展的漂移波-带状流理论,将多重尺度导数展开法应用到电子漂移动理学方程,零级为描述微观尺度捕获电子模的线性本征模方程,一级为介观尺度受带状流调制的捕获电子模的包络方程.其中线性本征模方程已经在谢等[Xie T,Zhang Y Z,Mahajan S M,Wu F,He Hongda,Liu Z Y 2019 Phys.Plasmas 26022503]的研究中被求解,利用该文得到的捕获电子模的本征值和二维模式结构计算包络方程中的群速度.径向群速度由托卡马克磁场的测地曲率贡献,极向群速度来自逆磁漂移速度和法向曲率,它们仅是极向角的函数,后者给出极向角到时间的映射.径向群速度作为时间的函数,其周期在毫秒量级,具有快速过零的特征.这为研究捕获电子模驱动带状流提供了充实的理论基础.

摘要： 真空室冷屏是ITER托卡马克聚变装置的关键部件之一,其主要作用是为超导磁体提供热屏蔽.真空室冷屏结构复杂,工作环境恶劣,为验证冷却管路布置和传热性能需要进行数值模拟.建立了真空室冷屏的有限元模型,得到了冷屏上的温度分布,验证了冷屏冷却管道设计方案的合理性.

摘要： 一个新的多通道边界杂质可见光谱系统已成功的应用于EAST托卡马克上;该系统主要用于观测上W偏滤器区域的靶板溅射及杂质行为演化;上外W偏滤器靶板的完全覆盖及ELMy时间分辨率的杂质监测;分析了NBI辅助加热及ELMy H mode对W靶板刻蚀的影响;放电破裂和充Ar辐射偏滤器实验对W杂质溅射的影响。

摘要： 为了获取等离子体离子温度及其分布、旋转等表征托卡马克等离子体的重要的物理参数,在HL-2A托卡马克装置上开展了CXRS(电荷交换复合谱)诊断,然而受制于放电参数、中性束束能低等,装置中产生的拟观测的信号都很弱,因此采取了一些优化措施以期能得到有足够信噪比的观测信号:能避免反射镜反射率衰减过快的机械快门、数值孔径相互匹配的光学采集系统和非常适合微弱光探测的、有电子增益放大的探测器等,实验采集的信号分析表明,系统能得到有足够信噪比的实验信号.而通过一套有较小数值孔径的多道光谱仪和更大芯径的高性能光纤的使用,系统的时间和空间分辨率得到了极大的提升.

摘要： 由于现代大型托卡马克(如ITER)的气体输送管道要比过去中型托卡马克的管道长得多,气体通过管道的输运时间通常可达到几百毫秒.这个长达几百毫秒的时间在实验中不能再被忽视,在注入杂质气体的实验中尤其不能忽视.气体注入响应时间的计算对于送气系统的设计,真空器件如阀门,气体流量计和流量控制器等的选择是十分有用的.同时,它对通常托卡马克等离子体放电的送气过程及IBN送气过程的分析也是很有用的.用导出的这一组公式来计算送气过程的响应时间,计算中无需用到复杂的程序.在管道连接不太复杂的情况下(真空器件连接较少时),可以得出响应时间计算的准解析解.在最近的Ne的送气实验中,进行了管道长度L=17 m,气源压强P=0.09 MPa条件下的响应时间测量的实验.在所进行的两组实验中:一组使用流量控制器(MFC),另一组使用MKS 148J控制阀控制流量.基于文章给出的公式进行的计算结果和这两组实验采集的数据十分吻合.这表明,文章中所提出计算模式和推导的公式的正确性.相信这篇文章对于任何从事送气过程中涉及气体瞬态行为的工作都是有帮助的.

摘要： EAST上已建成两条4MW80keV的大功率中性束注入系统。在2014年EAST实验中，A窗口第一套中性束注入系统开始注入实验，在2015年EAST实验中，F窗口第二条中性束注入系统也投入运行，两条束同时注入最高功率4.6MW。高功率中性束注入有效地提高了等离子体的离子温度和内能，NBI驱动等离子体旋转，使得等离子体放电更容易进入高约束运行模式，扩展了等离子体参数的运行空间。利用等离子体输运程序丁RANSP和中性束注入程序NUBEAM，结合实验诊断数据，对EAST高功率中性束注入实验的加热效果和能量损失进行了模拟分析。

摘要： EAST上已建成两条4MW80keV的大功率中性束注入系统。在2014年EAST实验中，A窗口第一套中性束注入系统开始注入实验，在2015年EAST实验中，F窗口第二条中性束注入系统也投入运行，两条束同时注入最高功率4.6MW。高功率中性束注入有效地提高了等离子体的离子温度和内能，NBI驱动等离子体旋转，使得等离子体放电更容易进入高约束运行模式，扩展了等离子体参数的运行空间。利用等离子体输运程序丁RANSP和中性束注入程序NUBEAM，结合实验诊断数据，对EAST高功率中性束注入实验的加热效果和能量损失进行了模拟分析。

摘要： EAST上已建成两条4MW80keV的大功率中性束注入系统。在2014年EAST实验中，A窗口第一套中性束注入系统开始注入实验，在2015年EAST实验中，F窗口第二条中性束注入系统也投入运行，两条束同时注入最高功率4.6MW。高功率中性束注入有效地提高了等离子体的离子温度和内能，NBI驱动等离子体旋转，使得等离子体放电更容易进入高约束运行模式，扩展了等离子体参数的运行空间。利用等离子体输运程序丁RANSP和中性束注入程序NUBEAM，结合实验诊断数据，对EAST高功率中性束注入实验的加热效果和能量损失进行了模拟分析。

摘要： EAST上已建成两条4MW80keV的大功率中性束注入系统。在2014年EAST实验中，A窗口第一套中性束注入系统开始注入实验，在2015年EAST实验中，F窗口第二条中性束注入系统也投入运行，两条束同时注入最高功率4.6MW。高功率中性束注入有效地提高了等离子体的离子温度和内能，NBI驱动等离子体旋转，使得等离子体放电更容易进入高约束运行模式，扩展了等离子体参数的运行空间。利用等离子体输运程序丁RANSP和中性束注入程序NUBEAM，结合实验诊断数据，对EAST高功率中性束注入实验的加热效果和能量损失进行了模拟分析。

摘要： EAST上已建成两条4MW80keV的大功率中性束注入系统。在2014年EAST实验中，A窗口第一套中性束注入系统开始注入实验，在2015年EAST实验中，F窗口第二条中性束注入系统也投入运行，两条束同时注入最高功率4.6MW。高功率中性束注入有效地提高了等离子体的离子温度和内能，NBI驱动等离子体旋转，使得等离子体放电更容易进入高约束运行模式，扩展了等离子体参数的运行空间。利用等离子体输运程序丁RANSP和中性束注入程序NUBEAM，结合实验诊断数据，对EAST高功率中性束注入实验的加热效果和能量损失进行了模拟分析。

摘要： 本文介绍了HL-2A装置简况、诊断研制的进展、约束和输运研究进展、高能量粒子和磁流体研究进展、边缘湍流与杂质研究进展和加热和电流驱动研究进展。

摘要： 本发明提供一种手机卡托安装结构、手机及手机卡托的装卡和取卡方法，其中手机卡托安装结构的卡托包括端部和用于承载手机卡的主体部，其特征在于：还包括：卡座，所述卡座具有容纳至少部分所述卡托的空间；第一臂，其连接在所述卡座上，所述第一臂具有卡合部，所述卡托上具有与卡合部匹配的凹槽，卡合部与凹槽卡合；第二臂，其具有一放松位置和一迫紧位置，且第二臂可在外力作用下由放松位置切换至迫紧位置，撤去该外力时，第二臂可在其弹性势能的作用下从迫紧位置恢复至放松位置，所述第二臂在迫紧位置时的弹性势能大于卡合部与凹槽配合后的阻力；所述卡座上具有弹壁，所述弹壁抵在第二臂上；所述卡托具有一作动部，该作动部与弹壁配合。

摘要： 本发明提供一种用于托卡马克装置上的低能中性粒子分析仪的双探测器结构，包括电子倍增管A和前级靶A、电子倍增管B和前级靶B以及一个脉冲高压电源。两个前级靶在飞行管道轴线上下方前后放置，并与飞行管道轴线成一定夹角，经定狭缝在等离子体表面投影形成不同极向观测区域，对应电子倍增管的轴线与飞行管道轴线垂直且经过前级靶中心。通过脉冲高压电源给前级靶加载脉冲负高压，在开门时间内输出电压为0，关门时间内输出比电子倍增管第一极低400V～450V的负高压。本发明可提高诊断极向空间分辨能力，增大能量测量范围的上限，并提高eV量级中性粒子信噪比。

摘要： 本发明涉及一种托卡马克仓内立体相机延拓接力标定的方法及系统，包括：创建参考点库，获取托卡马克的内壁上固定点在第一坐标系中的位置坐标，作为参考点库内首批参考点，用于初步相机标定；获取三维标定件上的第一面上的参考点在第二坐标系上的坐标；使用立体相机，获取三维标定件的第一面上的参考点在第一坐标系内坐标；根据坐标转换关系计算三维标定件上的参考点在第一坐标系中的位置坐标，充实参考点库，用于立体相机的接力标定，获得高精度区域的延拓；以延拓范围为基础，重复上述步骤，直至参考点库内的参考点遍布目标观测区域。其可通过接力标定的方式，完成参考点在观测区域的遍布，从而实现目标观测区域的高精度三维重建。

摘要： 本发明公开了基于双向长短时记忆神经网络的托卡马克放电建模系统，由多个模块组成，所述的模块是低耦合的功能单元。所述的模块至少包括数据转存模块、Batch数据访问输入模块、训练自定义参数模块、双向长短时记忆神经网络建模模块、数据可视化模块。整个系统的体系架构主要分成两路分别是数据训练和数据建模。利用可视化技术提供给托卡马克放电实验人员放电建模的结果做参考和可视化模型训练过程。本发明可以一键式的在实验提案阶段提前建模全过程的托卡马克放电曲线，供实验人员和提案设计人员检查提案有效性和合理性。本发明同时也可用于对实验后的数据进行辅助数据发现。

摘要： 本发明公开了一种托卡马克下偏滤器热管温差发电余热利用系统及工作方法，系统包括下偏滤器基体、偏滤器下靶板、热沉材料CuCrZr、常温热管、静默基体、温差发电静默片和水套。本发明结构紧凑、固有安全性高、系统简单、无运动部件，可对托卡马克装置下偏滤器的余热进行利用，提高能源利用效率。

摘要： 本发明属于可控核聚变领域，具体涉及一种托卡马克等离子体破裂实时控制和缓解系统及方法，系统包括等离子体诊断数据实时获取系统、等离子体破裂智能预警算法模块、中央处理系统、破裂避免系统、热沉积和晕电流缓解系统、破裂逃逸电子避免系统、破裂逃逸电子缓解系统、等离子体破裂控制与缓解终止系统，通过测量数据传输至等离子体破裂智能预警算法模块，把预警信息传输至中央处理系统，中央处理系统向破裂避免系统发送启动指令，启动热沉积与晕电流缓解系统和破裂逃逸电子避免系统，直至完成本次任务，能够实时控制，并且有效缓解托卡马克装置中的等离子体破裂现象。

摘要： 本发明属于等离子体放电技术，具体涉及一种用于托卡马克真空烘烤的过热水循环回路，包括由电加热器、膨胀水箱、水泵和若干个调节阀；电加热器和膨胀水箱通过管道串联连接，膨胀水箱的出水管路上安装并联的若干个水泵，电加热器入口连接负载，水泵并联出口和电加热器的入口之间设有调节旁路，循环水经电加热器加热后进入膨胀水箱，由水泵增压后流入负载，为其提供热量，达到加热的目的，降温后的循环水再次经由电加热器进行升温，完成一次完整循环。够充分提供热量，合理加热真空室与偏滤器等内部构件，有效去除真空室本体与内部件材料所吸附的杂质、碳氢化合物及水汽，为等离子体提供一个清洁的高真空环境。

摘要： 本发明涉及一种采用不锈钢铜合金复合板的托卡马克装置用水冷模块及其加工方法。该水冷模块包括水冷单元、进水单元与出水单元。水冷单元包括若干水冷件，水冷件包括水冷热沉、无氧铜层一与碳基层一，水冷热沉上开设有直冷却流道一。进水单元和出水单元均包括进出水热沉、无氧铜层二与碳基层二。进出水热沉上开设有直冷却流道二。水冷热沉和进出水热沉均由不锈钢/铜合金复合板通过机械加工制作。联接单元包括联接热沉、无氧铜层三与碳基层三。本发明不仅具有优秀的排热能力，内部流道连续、流畅，流阻较少；还采用模块化设计，可由若干水冷模块组成不同尺寸、规格的高场侧第一壁，满足不同设计需求，同时便于维修及快速更换损坏部件。

摘要： 本发明涉及制造真空设备相关技术领域，且公开了一种用于球形托卡马克装置的抽气装置，包括吸气壳，所述吸气壳的一侧固定安装有输气管，所述吸气壳的内壁活动安装有主动块，且主动块的内壁中部活动安装有密封圈。本发明通过设置有主动块和从动块，因而使得驱动杆在带动主动块或从动块任一转动的过程中，通过其主动块与从动块之间留有的吸气腔保证其主动块与从动块在相对转动时，通过其吸气腔的打开，实现对输气管中的气体吸入，同时，在其主动块持续挤压转动的过程中，通过其吸气腔中的气流从排气道中卸出，保证其主动块与从动块之间的转动持续的实现气流的吸出，最终实现高效制造真空环境的目的。

摘要： 本发明公开了一种用于托卡马克大视场观测的图像采集与处理方法，涉及托卡马克图像监测技术领域，本发明根据采集过程中各高速相机对托卡马克装置内部的采集视场相对固定的特点，提前对每台高速相机采集到的图像数据进行预拼接处理，各所需视频内存数据的位置提前可以确定并保存在数据库中，在大视场拼接时直接根据图像位置信息进行拼接，同时使用GPU技术，减少了图像拼接处理的时间；并且使用LZO压缩算法压缩存储图像数据，既节省了存储空间，同时由于LZO压缩算法的解压速度较高，保证了实验人员可以快速访问存储数据。