HL-2M装置基本位形初步设计.pdf

第33卷 第4期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 V0ll-33．No．4 2013年 12月 NuclearFusionandPlasmaPhysics DeC．2013 文章编号：0254-6086(2013)04—0324—07 HL．2M 装置基本位形初步设计 李佳鲜，陈 谦，张锦华，潘宇东，毛 瑞，陈燎原 (核工业西南物理研究院，成都 610041) 摘 要：利用EFIT为HL．2M装置设计了孔栏位形、双零偏滤器位形和下单零偏滤器位形三种典型平衡位形； 三种位形满足HL．2M装置的物理目标给出的位形参数的总体要求，即大半径 1．78m、小半径0．65m，且位形具有 高拉长比、大三角形变等特点。同时充分考虑CS线圈电流对位形的影响和PF线圈电流限制，分别设计了等离子 体电流为 1．2MA和3MA的三种基本位形放电波形；利用TSC分析了等离子体电流为 1．2MA的HL．2M装置放电 演变过程中伏秒数消耗。 关键词 ：HL．2M装置；平衡位形；EF1T；TSC；放电波形 ；伏秒数 中图分类号：TL631．2十4 文献标识码：A 1 引言 本文首先简要介绍HL．2M装置工程总体要求 HL。2M 装置设计的最终目标要求在工程上得 及 EFIT平衡模型，然后使用EFIT平衡程序设计了 到先进的托卡马克装置，即具有高比压 、高能量 HL．2M装置三种典型平衡位形，即孔栏位形、双零 约束时间和高自举电流份额的装置。HL一2M装置位 偏滤器位形和下单零偏滤器位形。参考 HL．2M 装 形设计的目的是通过位形设计以确定 HL．2M 的极 置工程总体要求及极向场线圈参数，探索了不同等 向场(PF)线圈的布局和安匝数，提供给HL。2M装置 离子体电流(1．2MA、3MA)的位形设计，并在此基 工程总体数据链；而 HL．2M 装置位形设计的基本 础上分别设计了三种典型平衡位形的放电演化波 条件需要给定PF线圈的几何位置和安匝数；即设 形。最后用TSC程序进行放电模拟，初步分析了放 计的目的和条件相互影响，互为因果，通过不断优 电过程的伏秒数消耗。 化设计得到最佳结果。位形设计的主要内容包括， 2 HL．2M装置及设计程序概述 1)伏秒数问题(原边提供的伏秒数和副边消耗伏秒 数的分析)，2)等离子体击穿问题(击穿时的杂散磁 2．1 HL-2M装置概述 场)，3)MHD平衡和稳定性问题。等离子体平衡位 HL．2M装置与HL．2A装置相比，其工程设计 形设计(即 MHD平衡问题)是整个位形设计过程中 指标有相当大的提高，主要工程设计指标列于表 l 的主要问题，需要满足HL．2M装置的物理 目标给 中。HL．2M装置的等离子体电流增加数倍，最大设 出的位形参数的总体要求，使等离子体具有高拉长 计值可达 3MA；等离子体小半径从 40cm 增加到 比、大三角形变等特点，并能实现灵活多变的等离 65cm；并具有大拉长比和大三角形变。此外，将 目 子体位形。 收稿 日期：2013—02—05；修订日期：2013—08—05 基金项目：国家自然科学基金重点项目；2009年ITER计划专项人才基金——磁约束聚变堆偏滤器关键技术 研究(2009GB1040081 作者简介：李佳鲜(1984一)，男，p_q)q广安人，博士研究生，助理研究员，现主要从事托卡马克等离子体放电模拟、平 衡位形设计、放电控制程序研发等科研工作。 、 第4期