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HL-2A装置高β_(N)双输运垒实验的集成分析
2024年
HL-2A托卡马克装置在中性束加热条件下获得了稳定的归一化环向比压(β_(N))大于2.5的等离子体,并且实现了瞬态β_(N)=3.05、归一化密度(n_(e,1)/n_(e,G))~0.6、储能(WE)~46 kJ和高约束因子(H_(98))~1.65的高约束性能.本文使用集成模拟平台OMFIT对β_(N)=2.83和β_(N)=3.05时刻的等离子体进行了集成模拟,计算得到的WE,n_(e,1)/n_(e,G),H_(98)和β_(N)等与实验参数基本一致,并通过计算发现两种情况下自举电流份额(fBS)分别约达到45%和46%.此外,还进一步分析了HL-2A装置形成离子温度内部输运垒(ITB)的原因:快离子和E×B剪切流使得芯部湍流输运被抑制,改善了约束,从而形成了离子温度ITB.离子温度的ITB与H模边缘输运垒相互协同形成了高β_(N)的等离子体.
李正吉陈伟孙爱萍于利明王卓陈佳乐许健强李继全石中兵蒋敏李永高何小雪杨曾辰李鉴
关键词:HL-2A
HL-2A装置低频漂移波模数据库与机器学习初步研究
2024年
本文探索建立了HL-2A/3装置实验漂移波模数据库,并以此作为样本数据库,通过机器学习方法,利用人工神经网络预测托卡马克放电中漂移波模不稳定性的发生及其强度,为实现HL-2A/3等离子体实时参数控制提供参考。首先基于电子/离子温度梯度(η)、俘获电子份额(ε)、局域安全因子q和磁剪切s等4个基本参数构成的参数数据组(η,ε,q,s)作为变量,其他参数取有效的常数值,利用HD7代码计算相应模特征值数据,构建了一个低频漂移波模基本数据库。然后,基于BP神经网络与支持向量机(SVM)模型,分别进行了机器学习建模与编程实验,验证了对HL-2A装置离子温度梯度(ITG)\俘获电子模(TEM)不稳定性进行智能预测的可行性。研究结果表明,通过将参数集与数据集进一步扩充成完备数据库、并加快BP神经网络训练速度、或采用深度学习等更复杂模型,可以最终实现前述漂移波模预测目标。
沈勇董家齐李佳韩明昆沈煜航张晓然刘嘉言王占辉李继全
关键词:数据库人工神经网络
HL-2M装置内部输运垒湍流输运的GTC模拟研究
2024年
HL-2M托卡马克是我国新一代磁约束聚变等离子体装置,目前已经实现了等离子体电流1 MA的高参数运行模式。本文采用回旋动理学GTC(Gyrokinetic Toroidal Code)程序,研究了具有双输运垒结构的先进运行模式下该装置内部输运垒(Internal Transport Barrier,ITB)的湍流输运。研究结果表明:ITB湍流输运呈现两次连续饱和过程,计算获得的平均离子热扩散系数约为首次饱和水平的两倍。对湍流发展的极向谱和线性色散关系的研究表明,第一次饱和湍流输运由波长kθρi~2.15的短波模式主导,而第二次饱和以kθρi~0.49的长波模式主导;同时,体系湍流的能量由短波模式反向级联到长波模式,湍流饱和阶段径向热扩散系数在输运垒位置处呈现“M”形分布。考虑等离子体带状流结构,数值模拟结果表明:该运行模式下带状流对湍流输运饱和水平没有明显的影响。此外,输运垒等离子体温度和密度梯度最大处对应的湍流饱和期的径向离子热扩散系数最低,极大地增强了对等离子体的约束。
肖政耀李新霞王森
关键词:托卡马克
HL-2A装置二氧化碳激光相干散射系统的研制
2024年
HL-2A装置上成功研制了一套CO_(2)激光相干散射诊断系统,采用了能提高系统空间分辨的切向布局以及双通道的零差式探测设计。两个通道能够同时测量等离子体芯部(ρ≈0.28)波数在10~45cm^(−1)范围中小尺度的湍流变化,其波数分辨率为±3cm^(−1),时间分辨率为0.5μs,能够为等离子体芯部输运研究提供重要数据。此外,由于本诊断系统采用的是主光束与本振光束同时穿过等离子体的光路设计,它还能够探测到等离子体芯部的大尺度宏观等离子体扰动。诊断信号的分析结果显示该系统可以准确地响应等离子体芯部小尺度湍流的变化,同时也能够为芯部宏观不稳定研究提供诊断数据。
文若楠姚可刘仪许宇鸿石中兵钟武律
HL-2A装置相衬成像系统的安全连锁与远程监控
2024年
通过在相衬成像系统光路中引入电控安全快门控制激光输出,并使用延迟电路实现了安全快门与HL-2A放电运行的同步触发,保障了诊断系统的安全运行,安全快门时间响应为26ms,其抖动误差1ms;利用四象限传感器实现了激光束斑位置的实时监测,获得了HL-2A{2}垂直和水平方向的振动数据。所发展的电控快门技术和激光实时监测系统不仅能够大幅提高相衬成像系统的安全性和可靠性,对于HL-2A/2M{2}诊断系统的发展和完善也具有重要意义。
龚少博余羿王志斌王华杰袁金榜刘灏吴婷龙婷陈逸航柯锐聂林王占辉孙爱萍许敏
HL-2A装置硅化镀膜壁处理控制杂质行为研究
2024年
硅化壁处理能有效控制等离子体杂质和再循环水平,是HL-2A装置的常规壁处理手段。介绍了HL-2A装置的硅化壁处理系统以及硅化镀膜壁处理控制杂质行为的主要研究进展。HL-2A装置硅化壁处理系统包括离线硅化和在线硅化壁处理系统,分别采用辉光放电辅助沉积以及等离子体放电辅助沉积进行硅化镀膜壁处理。实验结果表明,离线硅化壁处理后氧杂质明显降低,但随着实验进行会逐渐增加,硅化镀膜寿命约150炮。为进一步开展研究,HL-2A采用了在线硅化壁处理技术,研究发现在线硅化壁处理过程中碳、氧、铁等杂质均有所减少。两种硅化方式下真空室内的H_(2)O、CO含量均明显降低,在线硅化壁处理耗气量远少于离线硅化。通过硅化壁处理,有效地提升了HL-2A等离子体性能,也为未来聚变装置稳态运行器壁的处理提供了重要技术参考。
黄向玫曹诚志胡毅周军高霄雁
HL-2A装置上刮削层丝状结构时空特征的实验研究
2024年
HL-2A装置上,采用环向相距2100mm的组合探针阵列研究了刮削层涨落谱特征和阵发性丝状结构(blob)动力学过程。实验结果表明,沿磁力线方向静电涨落具有强的环向长程相关性,平行波数接近0,符合交换模的特征。电子回旋共振加热(ECRH)期间,在最后闭合磁面外侧形成径向宽度约1.0cm的E×B剪切层,它对经过该区域的blob具有一定的拉伸作用。条件平均方法分析指出,ECRH期间相比于欧姆加热条件下blob极向尺寸仅增加了20%~30%,但blob内部电势差增大了约40%~60%,暗示了blob内部电势差增加是导致blob径向速度增加的主要原因。这些实验结果为ECRH期间观察到blob阵发性输运的增加提供了一种解释,对理解blob径向速度定标律以及控制blob对流输运具有重要的意义。
朱有敬程钧严龙文王威策黄治辉吴娜许宇鸿石中兵季小全钟武律许敏
HL-2A 装置边缘湍流与带状流相互作用的实验研究
2024年
利用组合静电探针阵列研究了HL-2A装置中湍流与带状流相互作用的动力学过程。实验结果表明,在粒子注入后的等离子体恢复阶段,边界区径向电场剖面逐渐变陡,湍流相干尺度和带状流幅度相应增加,而湍流强度随之降低。这些实验提供了带状流与边缘湍流相互作用的直接实验证据,暗示了能量转移是引起带状流增长的主要原因。
方茜程钧王威策严龙文黄治辉吴娜许宇鸿唐昌建石中兵钟武律许敏
关键词:托卡马克湍流输运双谱分析
基于神经网络的HL-2A装置等离子体平衡重建
弋红
HL-2A装置器壁处理质谱分析被引量:1
2023年
为了对HL-2A装置升级改造后的器壁处理效果展开分析,使用四极质谱计对HL-2A装置壁处理过程中或壁处理前后的残余气体进行了质谱测量。利用粒子平衡方程和质谱图变化分析了直流辉光放电清洗过程中的气体成分变化。研究了HL-2A装置壁处理的性能并优化了He+D_(2)-GDC的氦氘比例参数。结果表明:HL-2A装置真空室烘烤除气后,残余气体中H2O所占百分比由烘烤前的92%降至56%,真空室真空度达到2.2×10^(-5)Pa;在不同阶段利用H2-GDC、He-GDC、He+D_(2)-GDC进行壁处理消除了真空室内部件升级改造对壁处理造成的不利影响,保障了HL-2A装置等离子体放电实验的开展。
周军曹曾曹诚志黄向玫高霄雁胡毅
关键词:HL-2A装置质谱分析硅化