hl-2a等离子体位形重建研究 plasma equilibrium reconstruction of hl-2a tokamak.pdfVIP

第 36 卷 第 3 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.36, No.3 2 0 1 6 年 9 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics Sep. 2016 文章编号：0254−6086(2016)03−0193−06 DOI: 10.16568/j.0254-6086.201603001 HL-2A 等离子体位形重建研究 王 硕，宋显明，宋 啸，毛 瑞 (核工业西南物理研究院，成都，610041) 摘 要：采用了新的放电方案，消除了环向场对磁测量的影响。通过修改信号调理电路，解决了积分器不能 响应磁通快速变化的问题；通过改进磁测量的标定方法，在准确标定磁通和极向磁探针测量的同时，有效地标定 了径向磁探针的测量信号。输入这些有效标定数据后，EFIT 能快速收敛，获得了准确可靠的位形重建结果，与探 针、氢阿尔法和 CCD 等诊断结果很好符合。同时介绍了自行研制的 sFIT 位形重建代码，该代码得到的位形重建 结果，与 EFIT 反演结果一致。 关键词：等离子体；位形重建；标定；EFIT 中图分类号：0532+ .11 文献标志码：A 1 引言 改变，可能影响探针的探测结果，例如在实验中发 在托卡马克实验中，等离子体平衡重建可以确 现了一些对磁信号干扰的因素。目前，环向场对探 定放电时等离子体的平衡位形、内部磁面和等离子 针测量以及磁探针径向测量数据对平衡重建精度 体电流分布等重要信息。同时，托卡马克装置实验 的影响等问题在 HL-2A 装置上还没有系统的研究。 的运行控制、研究输运和磁流体(MHD)不稳定性等 本文中将从磁测量系统标定方法和改善输入数据 问题，也需要知道等离子体的几何参数和空间分 后位形重建准确性等方面进行分析和讨论。 布。目前的实验诊断方法不能直接得到等离子体内 部磁面函数以及等离子体电流分布的信息，通常利 2 磁测量系统标定 用实验数据通过平衡重建代码得到等离子体位形， HL-2A 装置位形重建的磁测量信号主要包括 1 用于指导和优化实验中的控制等问题。 套极向磁探针和 1 套磁通环数据。HL-2A 装置的极 在托卡马克这种轴对称系统中，可以通过 GS 向磁探针由 18 对 Mirnov 线圈组成[2] ，在强场侧等 (Grad-Shafranov)方程来描述 MHD 平衡问题。基于 间距分布 7 个、弱场侧有 11 个；磁通环为上下对 此理论，在 D Ⅲ-D 装置上提出了利用外部诊断信息 称的 2 组单匝环[3] ，每组 2 个。为了提高等离子体 重建等离子体位形和极向磁场边界积分的有效算 位形重建的精度，需要对这些磁探针进行有效地标 法 EFIT 。HL-2A 装置在此编码的基础上发展了一 定。 套平衡重建的方法[1] ，用于指导等离子体放电控制 2.1 磁探针标定 等工作。 在托卡马克装置等离子体放电过程中，始终存 HL-2A 装置上，用于位形重建的输入信号主要 在着环向场。实验表明，环向场的变化会对磁探针 是米尔诺夫(Mirnov)探针和磁通环。随着装置的不 的测量产生较大的影响。放电中的磁探针信号对环 断升级以及长时间的运行，探针的探测环境会发生 向磁场变化的响应，会使探针对等离子体及极向场 线圈产生磁场的测