J-TEXT托卡马克上电磁弹丸注入系统的X型电枢设计.pdfVIP

2022 年 10 月 电 工 技 术 学 报 Vol.37 No. 19 第 37 卷第 19 期 TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Oct. 2022 DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.221242 J-TEXT 托卡马克上电磁弹丸注入系统的 X 型电枢设计 1,2 1,2 3 1,2 3 陈忠勇 张维康 唐俊辉 李 峰 夏胜国 （1. 磁约束聚变与等离子体国际合作联合实验室（华中科技大学电气与电子工程学院） 武汉 430074 2. 强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学电气与电子工程学院） 武汉 430074 3. 脉冲功率技术教育部重点实验室（华中科技大学） 武汉 430074 ） 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。 关键词：托卡马克 破裂缓解系统 电磁发射 轨道炮 固体电枢 中图分类号：TM33; TL67 Design of X-Type Armature of Electromagnetic Pellet Injection System on J-TEXT Tokamak Chen Zhongyong1,2 Zhang Weikang 1,2 Tang Junhui3 Li Feng 1,2 Xia Shengguo3 （1. International Joint Research Laboratory of Magnetic Confinement Fusion and Plasma Physics School of Electrical and Electronic Engineering Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074 China 2. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology School of Electrical and