托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统及方法技术方案

本发明专利技术属于磁约束核聚变领域，具体涉及一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统及方法。本发明专利技术方法包括如下步骤：探测获得等离子体内硬X射线空间分布信号，对所述信号进行实时数据处理，获得低杂波功率沉积位置数据；针所述对低杂波功率沉积位置数据，根据等离子体放电参数快速智能计算出所需调整的低杂波系统参数，并进行相关参数设置；根据设置后的低杂波参数，向等离子体注入低杂波。本发明专利技术针对目前托卡马克等离子体电流剖面分布控制存在的不足，本发明专利技术通过深度融合高时空分辨诊断技术、控制智能算法和快速反应低杂波控制系统，有效地解决托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制的问题。线反馈控制的问题。线反馈控制的问题。

【技术实现步骤摘要】
托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统及方法


[0001]本专利技术属于磁约束核聚变领域，具体涉及一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统及方法。

技术介绍

[0002]先进运行模式是未来自持燃烧聚变堆的发展方向，反剪切模式和弱剪切混合模式是未来大型装置计划采用的两种先进运行模式。在托卡马克等离子体中，电流剖面分布决定了安全因子q的分布，从而决定等离子体位形磁剪切的性质。等离子体电流分布剖面控制是聚变堆实现先进运行模式的核心技术之一。
[0003]低杂波进入聚变等离子体后通过无碰撞机制将能量和动量沉积于其中，在加热等离子体的同时，还可以驱动等离子体电流，从而改变等离子体电流的剖面分布。因此，可以通过控制低杂波功率沉积位置对等离子体电流剖面分布进行调解。等离子体电流剖面分布的控制对于抑制磁流体不稳定性、提高等离子体约束性能、建立和维持先进运行模式至关重要。
[0004]目前托卡马克等离子体电流剖面分布控制采用预设低杂波系统参数的方式，不具有在线反馈控制的功能，无法根据等离子体放电的情况实时进行控制，因此等离子体电流剖面控制的效果较差，无法达到理想状态。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题，针对目前托卡马克等离子体电流剖面分布控制存在的不足，本专利技术通过深度融合高时空分辨诊断技术、控制智能算法和快速反应低杂波控制系统，有效地解决托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制的问题。
[0006]本专利技术采用的技术方案：
[0007]一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制方法，包括如下步骤：
[0008]探测获得等离子体内硬X射线空间分布信号，对所述信号进行实时数据处理，获得低杂波功率沉积位置数据；
[0009]针所述对低杂波功率沉积位置数据，根据等离子体放电参数快速智能计算出所需调整的低杂波系统参数，并进行相关参数设置；
[0010]根据设置后的低杂波参数，向等离子体注入低杂波。
[0011]一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统，包括硬X射线相机、数据实时采集处理模块、剖面控制模块、低杂波反馈控制模块、低杂波波源、波导管和低杂波天线；
[0012]所述硬X射线相机与数据实时采集处理模块连接，所述硬X射线相机探测获得等离子体内硬X射线空间分布信号，数据实时采集处理模块接收硬X射线相机获取的信号，进行实时数据处理，获得低杂波功率沉积位置数据；
[0013]所述数据实时采集处理模块与剖面控制模块连接，所述剖面控制模块接收到低杂波功率沉积位置数据后，根据等离子体放电参数快速智能计算出所需调整的低杂波平行折
射率n
//
参数；
[0014]所述剖面控制模块与低杂波反馈控制模块连接，所述剖面控制模块将计算得到的低杂波参数发送至低杂波反馈控制模块进行相关参数设置；
[0015]低杂波反馈控制模块与低杂波波源连接，所述低杂波反馈控制模块将设置后的低杂波参数发送至低杂波波源，所述低杂波波源收到设置后的低杂波参数后，通过波导管和低杂波天线向等离子体注入低杂波。
[0016]所述剖面控制模块内设有剖面控制智能算法，所述剖面控制模块接收到低杂波功率沉积位置数据后，剖面控制智能算法根据等离子体放电参数快速智能计算出所需调整的低杂波平行折射率n
//
参数。
[0017]所述低杂波功率沉积位置数据，时间分辨优于1ms，空间分辨优于1cm。
[0018]所述硬X射线相机，能量探测范围20
‑
200keV，能量分辨率优于5％@59keV，视场覆盖等离子体极向截面。
[0019]低杂波反馈控制模块的反应时间≤1ms。
[0020]所述低杂波波源为MW级。
[0021]所述低杂波天线为有源无源交错式PAM，功率密度大于2kW/cm2，天线波谱n
//
在1.6
‑
2.8范围内灵活调节。
[0022]所述低杂波天线位于托卡马克装置真空室低场侧内壁。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0024](1)本专利技术提供的一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统及方法，针对目前托卡马克等离子体电流剖面分布控制存在的不足，本专利技术通过深度融合高时空分辨诊断技术、控制智能算法和快速反应低杂波控制系统，有效地解决了目前托卡马克等离子体电流剖面分布的在线反馈控制问题，适用于未来聚变堆的先进运行控制。
[0025](2)本专利技术提供的一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统及方法，显著提高等离子体电流剖面实时控制的可靠性。
附图说明
[0026]图1为本专利技术提供的一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统示意图。
[0027]图中，1
‑
硬X射线相机、2
‑
数据实时采集处理模块、3
‑
剖面控制模块、4
‑
低杂波反馈控制模块、5
‑
低杂波波源、6
‑
波导管、7
‑
低杂波天线。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、
“
第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0031]目前的托卡马克等离子体电流剖面控制不具备实时反馈功能，无法根据等离子体放电的情况实时进行控制，因此等离子体电流剖面控制的效果较差，无法达到理想状态。为解决这一难题，本专利技术提供一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统方法，包括如下步骤：
[0032]低杂波功率沉积位置实时测量：硬X射线相机1探测获得等离子体内硬X射线空间分布信号，数据实时采集处理模块2接收硬X射线相机1获取的信号，进行实时数据处理，获得低杂波功率沉积位置数据；
[0033]剖面控制智能算法3接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制方法，其特征在于，包括如下步骤：探测获得等离子体内硬X射线空间分布信号，对所述信号进行实时数据处理，获得低杂波功率沉积位置数据；针所述对低杂波功率沉积位置数据，根据等离子体放电参数快速智能计算出所需调整的低杂波系统参数，并进行相关参数设置；根据设置后的低杂波参数，向等离子体注入低杂波。2.一种托卡马克等离子体电流剖面在线反馈控制系统，其特征在于，包括硬X射线相机(1)、数据实时采集处理模块(2)、剖面控制模块(3)、低杂波反馈控制模块(4)、低杂波波源(5)、波导管(6)和低杂波天线(7)；所述硬X射线相机(1)与数据实时采集处理模块(2)连接，所述硬X射线相机(1)探测获得等离子体内硬X射线空间分布信号，数据实时采集处理模块(2)接收硬X射线相机(1)获取的信号，进行实时数据处理，获得低杂波功率沉积位置数据；所述数据实时采集处理模块(2)与剖面控制模块(3)连接，所述剖面控制模块(3)接收到低杂波功率沉积位置数据后，根据等离子体放电参数快速智能计算出所需调整的低杂波平行折射率n
//
参数；所述剖面控制模块(3)与低杂波反馈控制模块(4)连接，所述剖面控制模块(3)将计算得到的低杂波参数发送至低杂波反馈控制模块(4)进行相关参数设置；低杂波反馈控制模块(4)与低杂波波源(5)连接，所述低杂波反馈控制模块(4)将设置后的低杂波参数发送至低杂波波源(5)，所述低杂波波源(5)收到设置后的低杂波参数后，通过波导管(6)和低杂波天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张轶泼，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：