EAST等離子體平衡與電磁測量

EAST等離子體平衡與電磁測量電磁測量組沈飆錢金平孫有文范恒玉2007年1月5日EAST運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量信號進(jìn)行位型反演電流和位移的反饋控制等離子體內(nèi)能測量◆EAST運(yùn)行的目標(biāo):優(yōu)化擊穿電流爬升電流和位型的控制◆我們需要進(jìn)行的分析研究:擊穿條件（零場區(qū)，環(huán)電壓等）電流爬升（模擬計(jì)算算法？）等離子體最外層磁面的反演。（絲電流，EFIT）EAST運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量信號進(jìn)行位型反演電流和位移的反饋控制等離子體內(nèi)能測量

測量參數(shù)：小探針和單匝環(huán)：測量位形，環(huán)電壓，X點(diǎn)。羅柯線圈：測量等離子體電流以及極向場線圈電流逆磁線圈：測量內(nèi)能，BETAP等。局部羅柯：測量HALO電流。

制作安裝工藝：

所有探針繞制完成后進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定。（小探針，羅柯等）依托真空室內(nèi)部結(jié)構(gòu)的經(jīng)緯環(huán)，直接安裝在真空室內(nèi)部。所有定位根據(jù)真空室內(nèi)的基準(zhǔn)點(diǎn)經(jīng)緯環(huán)來相對定位。小探針和單匝環(huán)線圈在真空室內(nèi)位置示意圖信號示意圖：

磁通（shot930,零場測試)小探針(shot736,1KAPF）

極向場電流羅柯（shot930,零場測試）環(huán)電壓(shot930,零場測試）信號測量精確度比較：（測量與理論計(jì)算值）小探針

單匝環(huán)

EAST本輪控制運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量信號進(jìn)行位型反演電流和位移的反饋控制等離子體內(nèi)能測量◆EAST擊穿條件:本底真空，10-5Pa以上具有一定強(qiáng)度的縱場，中心磁場達(dá)到2T。零磁場區(qū)足夠高的環(huán)電壓一定氣壓的工作氣體采用了瞬間投入泄放電阻的方法產(chǎn)生的高環(huán)電壓產(chǎn)生等離子體。

劃分多段真空室設(shè)定真空室電流分布模型利用格林函數(shù)方法列出計(jì)算磁場矩陣擬合真空室電流分布模型參數(shù)根據(jù)極向場線圈電流和擬合出的渦流得到零場區(qū)。零場區(qū)計(jì)算

擊穿波形分析

EAST本輪控制運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量信號進(jìn)行位型反演電流和位移的反饋控制等離子體內(nèi)能測量

電流爬升階段目前采取的方法是通過調(diào)節(jié)12個(gè)極向場電流的辦法程序控制電流的爬升。調(diào)節(jié)原則：6個(gè)中心螺管主要用于電流的上升，中心螺管電流下降快，等離子體電流上升快，反之電流上升緩慢；外邊的4個(gè)大線圈主要用于控制水平和垂直位移。由于極向場電源輸出電壓的限制，在爬升階段要在保持等離子體電流穩(wěn)定的前提下，盡量緩慢爬升，使得極向場具有足夠的調(diào)節(jié)能力。EAST本輪控制運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量信號進(jìn)行位型反演電流和位移的反饋控制等離子體內(nèi)能測量◆等離子體平衡方程:Grad-Shafranov平衡方程

◆利用診斷信號求解平衡方程就可以獲得包括最外層磁面、電流的分布等大量的等離子體參數(shù)，目前廣泛采用格林函數(shù)的方法，用于平衡反演的電磁測量測量信號包括:等離子體電流,極向場電流,極向磁場,磁通等。◆位型反演的電流模型：1、絲電流模型（簡單）2、多項(xiàng)式電流分布模型（EFIT，多次迭代）利用絲電流模型反演獲得的等離子體半徑，水平和垂直位移，拉長比，三角形變等參數(shù)。

最外層磁面的變化過程

由于上一輪實(shí)驗(yàn)是限制器位型等離子體，最外層磁面總是跟限制器接觸，所以真空室內(nèi)部內(nèi)外限制器的精確位置對于位型反演來說相當(dāng)關(guān)鍵；在偏濾器位型下，由X點(diǎn)決定最外層磁面。EAST本輪控制運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量信號進(jìn)行位型反演電流和位移的反饋控制等離子體內(nèi)能測量電流爬升過快，達(dá)到輸出電壓極限爬升過程中位移偏離較大，使得反饋投入時(shí)調(diào)節(jié)震蕩反饋過程中輸出電壓極限問題（僅僅200KA電流）

EAST本輪控制運(yùn)行的目標(biāo)EAST電磁測量系統(tǒng)及其測量準(zhǔn)確度EAST擊穿研究電流爬升階段的控制利用測量