等離子體電流爬升段的伏秒消耗及優(yōu)化分析

學(xué)生：劉成岳

導(dǎo)師：肖炳甲吳斌

等離子體物理研究所2009-12-18

ASIPP等離子體電流爬升段的伏秒消耗及優(yōu)化分析ASIPP匯報內(nèi)容研究背景伏秒消耗計算模型伏秒消耗及優(yōu)化分析總結(jié)

ASIPP匯報內(nèi)容研究背景ASIPP研究背景研究動機EAST運行目標(biāo)是1000s長脈沖運行及在穩(wěn)態(tài)運行下改善約束托卡馬克是脈沖運行模式，來自系統(tǒng)的伏秒數(shù)是有限的伏秒優(yōu)化的方法掃描不同的等離子體爬升率分析爬升段等離子體各伏秒消耗份額，等離子體內(nèi)感l(wèi)i，Ejima系數(shù)CE目標(biāo)提高歐姆驅(qū)動效率在伏秒優(yōu)化與穩(wěn)定性之間建立平衡點

ASIPP研究背景研究動機ASIPP伏秒消耗計算模型功率平衡計算（Ejima首先應(yīng)用于DoubletIII裝置

）

ASIPP

伏秒消耗計算模型功率平衡計算（Ejima首先應(yīng)用于Doubl伏秒消耗計算模型

ASIPP伏秒消耗計算模型ASIPP伏秒消耗計算模型

ASIPPEjima系數(shù)伏秒消耗計算模型ASIPPEjima系數(shù)伏秒消耗及優(yōu)化分析

CoilNo.Ratedcurrent(kA)Max.voltage(kV)loadsteadyvoltage(V)R1(R2)(mΩ)PS11-14.5~14.51.2280150PS22-14.5~14.51.2280150PS33-14.5~14.51.2280150PS44-14.5~14.51.2280150PS55-14.5~14.51.2280150PS66-14.5~14.51.2280150PS77,9-14.5~14.52.4560150PS88,10-14.5~14.52.4560150PS911-14.5~14.50.6280150PS1012-14.5~14.50.6280150PS1113-14.5~14.50.261601500PS1214-14.5~14.50.261601500PF電源參數(shù)指標(biāo)dI/dtmax=20kA/s

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析

CoilNo.Ratedcurren伏秒消耗及優(yōu)化分析

等離子體電流IP和PF電流波形(shot#8858)等離子體電流Ip波形PF電流演化波形

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析等離子體電流IP和PF電流波形(shot伏秒消耗及優(yōu)化分析電感性伏秒消耗用于建立等離子體所需的磁場位形電阻性伏秒消耗用于等離子體內(nèi)部所需的歐姆加熱耗散外部伏秒消耗用于渦流損耗

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析

伏秒消耗(shot#8858)極向場提供的伏秒總伏秒、內(nèi)部伏秒和外部伏秒消耗

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析伏秒消耗(shot#8858)極向場提供伏秒消耗及優(yōu)化分析time/sTotalRes.Ind.0.20001.271.390.590.333.572.892.030.384.013.122.310.374.733.622.770.35表一伏秒消耗各份額隨時間演化（Wb）內(nèi)部伏秒、阻性伏秒和感性伏秒消耗

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析time/sTotalRes.Ind.0.

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析伏秒優(yōu)化(shot#8858)

峰值電流Ip與掃描的等離子體電流爬升率無關(guān)慢的電流Ip爬升率消耗更多的伏秒數(shù)等離子體電流峰值電流Ip隨爬升率波形ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析伏秒優(yōu)化(shot#8858

ASIPP

掃描電流爬升率過程中等離子體拉長比幾乎保持不變

在電流上升段快速爬升節(jié)約伏秒，在平頂段進(jìn)行位形成形及優(yōu)化伏秒消耗及優(yōu)化分析等離子體拉長比k與電流爬升率波形ASIPP掃描電流爬升率過程中等離子體拉長比幾乎保持

ASIPP過慢的電流爬升會引起邊界冷卻導(dǎo)致電流剖面的收縮，引起大的內(nèi)感，引發(fā)密度極限破裂過大的爬升速率帶來較小的等離子體內(nèi)感，較寬的電流密度分布，從而觸發(fā)m/n有理面撕裂模不穩(wěn)定性，引起等離子體破裂。優(yōu)化的爬升率是在伏秒消耗優(yōu)化和穩(wěn)定性之間建立的一個平衡點，如圖判斷優(yōu)化的電流爬升率為伏秒消耗及優(yōu)化分析等離子體內(nèi)感l(wèi)iEjima系數(shù)ASIPP過慢的電流爬升會引起邊界冷卻導(dǎo)致電流剖面的收縮總結(jié)

過慢的爬升率耗散更多的歐姆伏秒數(shù)

過快的爬升率會帶來MHD不穩(wěn)定事件的發(fā)生

優(yōu)化的爬升率即為在初始爬升率和MHD穩(wěn)定性之間建立的平衡點利用能量守恒分析了shot#8858炮的伏秒消耗及對其優(yōu)化的電流爬升率為1.0MA/s總結(jié)過慢的爬升率耗散更多的歐姆伏秒數(shù)

ASIPP謝謝!ASIPP謝謝!等離子體電流爬升段的伏秒消耗及優(yōu)化分析

學(xué)生：劉成岳

導(dǎo)師：肖炳甲吳斌

等離子體物理研究所2009-12-18

ASIPP等離子體電流爬升段的伏秒消耗及優(yōu)化分析ASIPP匯報內(nèi)容研究背景伏秒消耗計算模型伏秒消耗及優(yōu)化分析總結(jié)

ASIPP匯報內(nèi)容研究背景ASIPP研究背景研究動機EAST運行目標(biāo)是1000s長脈沖運行及在穩(wěn)態(tài)運行下改善約束托卡馬克是脈沖運行模式，來自系統(tǒng)的伏秒數(shù)是有限的伏秒優(yōu)化的方法掃描不同的等離子體爬升率分析爬升段等離子體各伏秒消耗份額，等離子體內(nèi)感l(wèi)i，Ejima系數(shù)CE目標(biāo)提高歐姆驅(qū)動效率在伏秒優(yōu)化與穩(wěn)定性之間建立平衡點

ASIPP研究背景研究動機ASIPP伏秒消耗計算模型功率平衡計算（Ejima首先應(yīng)用于DoubletIII裝置

）

ASIPP

伏秒消耗計算模型功率平衡計算（Ejima首先應(yīng)用于Doubl伏秒消耗計算模型

ASIPP伏秒消耗計算模型ASIPP伏秒消耗計算模型

ASIPPEjima系數(shù)伏秒消耗計算模型ASIPPEjima系數(shù)伏秒消耗及優(yōu)化分析

CoilNo.Ratedcurrent(kA)Max.voltage(kV)loadsteadyvoltage(V)R1(R2)(mΩ)PS11-14.5~14.51.2280150PS22-14.5~14.51.2280150PS33-14.5~14.51.2280150PS44-14.5~14.51.2280150PS55-14.5~14.51.2280150PS66-14.5~14.51.2280150PS77,9-14.5~14.52.4560150PS88,10-14.5~14.52.4560150PS911-14.5~14.50.6280150PS1012-14.5~14.50.6280150PS1113-14.5~14.50.261601500PS1214-14.5~14.50.261601500PF電源參數(shù)指標(biāo)dI/dtmax=20kA/s

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析

CoilNo.Ratedcurren伏秒消耗及優(yōu)化分析

等離子體電流IP和PF電流波形(shot#8858)等離子體電流Ip波形PF電流演化波形

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析等離子體電流IP和PF電流波形(shot伏秒消耗及優(yōu)化分析電感性伏秒消耗用于建立等離子體所需的磁場位形電阻性伏秒消耗用于等離子體內(nèi)部所需的歐姆加熱耗散外部伏秒消耗用于渦流損耗

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析

伏秒消耗(shot#8858)極向場提供的伏秒總伏秒、內(nèi)部伏秒和外部伏秒消耗

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析伏秒消耗(shot#8858)極向場提供伏秒消耗及優(yōu)化分析time/sTotalRes.Ind.0.20001.271.390.590.333.572.892.030.384.013.122.310.374.733.622.770.35表一伏秒消耗各份額隨時間演化（Wb）內(nèi)部伏秒、阻性伏秒和感性伏秒消耗

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析time/sTotalRes.Ind.0.

ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析伏秒優(yōu)化(shot#8858)

峰值電流Ip與掃描的等離子體電流爬升率無關(guān)慢的電流Ip爬升率消耗更多的伏秒數(shù)等離子體電流峰值電流Ip隨爬升率波形ASIPP伏秒消耗及優(yōu)化分析伏秒優(yōu)化(shot#8858

ASIPP

掃描電流爬升率過程中等離子體拉長比幾乎保持不變

在電流上升段快速爬升節(jié)約伏秒，在平頂段進(jìn)行位形成形及優(yōu)化伏秒消耗及優(yōu)化分析等離子體拉長比k與電流爬升率波形ASIPP掃描電流爬升率過程中等離子體拉長比幾乎保持

ASIPP過慢的電流爬升會引起邊界冷卻導(dǎo)致電流剖面的收縮，引起大的內(nèi)感，引發(fā)密度極限破裂過大的爬升速率帶來較小的等離子體內(nèi)感，較寬的電流密度分布，從而觸發(fā)m/n有理面撕裂模不穩(wěn)定性，引起等離子體破裂。優(yōu)化的爬升率是在伏秒消耗優(yōu)化和穩(wěn)定性之間建立的一個平衡點，如圖判斷優(yōu)化的電流爬升率為伏秒消耗及優(yōu)化分析等離子體內(nèi)感l(wèi)i