HL-2A等离子体形状实时显示系统-核工业西南物理研究院.PDF

HL-2A 等离子体形状实时显示系统* 袁保山†ֹ 游天雪 刘 莉 杨青巍 冯北滨 李 强 （核工业西南物理研究院，成都 610041 ） 为了研究 HL-2A 等离子体偏滤器位形，我们研制了等离子体形状实时显示系统。采用固定位置电流丝 和有限电流元的方法编写了 CF 编码。采用 32 道同时刻采集器 UA301 采集等离子体周围的磁场信息，使 用 P4 3GHz E CPU 组装的兼容计算机处理数据。这个系统每 4ms 采集一次数据并存盘，每 16ms 重画一次 等离子体边界。放电结束后可以详细地计算等离子体边界及其磁场以及由此导出的等离子体参数。 关键词：等离子体平衡重建，边界识别，实时显示 PACC: 5525 1 前言 等离子体边界实时识别是大型托卡马克装置特别是带有偏滤器装置等离子体放电实验 的重要的诊断工具之一，识别出的边界可以给出等离子体演变的参数，如等离子体与第一壁 的缝隙距离、X点的位置、等离子体边界与偏滤器靶板的交叉点即打击点的位置、等离子体 边界与波加热天线的距离，还可以根据边界的磁场计算出等离子体的约束参数，如βp+li/2 等，这对于了解等离子体参数在放电过程中的演变，形状和位置等参数的精确控制，对于提 高波加热的效率都具有重要的意义，特别是对于等离子体截面形状拉长比和三角形变大的装 置显得更重要。等离子体边界的实时识别是实时显示的基础，随着放电的进展把边界实时显 示出来，这为物理和实验人员及时了解装置的放电情况，提供了一种直观而又快捷的诊断工 具。对于带有偏滤器的现代托卡马克装置这是必须配备的系统，在国外的几个主要装置上也 都有这样的系统。 HL-2A装置具有上下对称的封闭式偏滤器。它不但可以做孔栏位形运行，还可以带有双 零和单零位形运行[1] 。然而，它带有偏滤器位形运行时，如何鉴别其位形？X点在哪里？打 击点又在哪里? 等离子体的位置和形状又是怎样的呢？为此我们开展了“HL-2A等离子体边 界实时显示系统”的研究工作。为了快速识别等离子体边界，我们研究了固定电流丝和有限 电流元的方法，在此基础上对软件作了修改，我们采用了32 通道同时刻的 100kHz的采集器 采集等离子体周围 18 个双向磁探针测量的磁场信号，用P4 3GHz E CPU 组装的兼容计算机 处理数据，实现了对HL-2A等离子体形状的实时显示。本文对这项工作做一简要介绍。 2 基本原理 HL-2A 装置采用了分离式极向场线圈结构，如图 1 所示。单独设置了欧姆加热线圈、 *国家自然科学基金（批准号资助的课题。 †E-mail:yuanbs@swip.ac.cn 1 垂直场线圈、偏滤器线圈和水平场线圈。偏滤器线圈由两个三线圈组和补偿线圈组成。三线 圈组由MP1 、MP2 和 MP3 组成，分别布置在真空室内部的上下端。在真空室外部还有其补 偿线圈。所以等离子体除了有孔栏位形外，还可以形成双零和单零偏滤器位形。为了抑制等 离子体的垂直不稳定性，该装置布置了四个无源稳定导体。 在 HL-2A 装置上，偏滤器位形和 X 点是由 MP1 、MP2 、MP3 这三线圈组与等离子体电 流一起构成四极磁场而形成的。MC 是补偿三线圈组在等离子体区域杂散磁场的。垂直场和 水平场线圈产生的磁场不但对等离子体位置有直接影响，而且对 X 点和等离子体边界 LCFS 在偏滤器室内的轨迹也有一定影响。装置从 2003 年开始运行以来，一直在孔栏位形和下单 零位形下运行。在单零位形下，采用 MP1 和 MP3 的电流相等并小于 MP