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2015年 第35卷 第1期    刊出日期：2015-03-15

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等离子体物理学

HL-2A 装置超声分子束注入缓解偏滤器靶板上边缘局域模热通量研究

高金明，程钧，严龙文，李伟，聂 林，冯北滨，陈程远，卢杰，易萍，季小全，周艳，刘仪，杨青巍

2015, 35(1):  1-7. 

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在HL-2A 装置上优化和发展了偏滤器靶板上的红外测温系统，并利用该系统分析了高约束模放电期间边缘局域模的热沉积分布特性。在高约束模式放电期间，超声分子束注入使边缘局域模所引起的偏滤器靶板上瞬间热通量峰值下降了~60%，并伴随着边缘局域模爆发频率增加了2~3 倍，而等离子体储能仅下降了~8%。分析结果表明，大幅度的丝状结构在超声分子束注入之后得到了有效抑制，沉积到偏滤器靶板上的瞬间热通量峰值也随之下降。此外，在超声分子束注入之后偏滤器室内的热辐射损失大幅度增加，从而耗散了热输运所携带的部分能量，进一步分散了沉积到偏滤器靶板上的能量，有效地保护了偏滤器靶板。

HL-2A 装置中高能量捕获电子鱼骨模不稳定性研究

蒋海斌，赵康，何志雄，何宏达

2015, 35(1):  8-13. 

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结合HL-2A 装置的参数，在电子回旋共振加热(ECRH)离(在)轴加热的情况下，研究高能量捕获电子驱动的鱼骨模不稳定性。数值结果表明，高能量电子极向比压β_h 大于某一个比压阈值β_h,crit 时，鱼骨模会被高能量电子激发，其频率随高能量电子极向比压的增大而缓慢增加且与高能量电子的环向进动频率一致；比压阈值β_h,crit 随着高能量电子密度剖面峰化程度的增加而减小，但当密度剖面增大到一定值时比压阈值β_h,crit 趋近于一个常数。此外，还分析了箍缩角和扰动能对鱼骨模实频和增长率的影响。发现在箍缩角α₀ =1附近增长率有一极小值，表明高能量勉强通行电子对鱼骨模具有稳定作用；而扰动能 δWˆ_c增大时，鱼骨模表现出实频变大而增长率变小的特征，这表明了本底等离子体对鱼骨模有一定的稳定效果。

紧凑型聚变裂变混合堆自举电流的数值模拟研究

陈美霞，刘成岳，舒双宝

2015, 35(1):  14-18. 

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以平衡程序Jsolver 为基础开展了紧凑型聚变裂变混合堆先进等离子体平衡位形设计，重点研究了反剪切运行模式，并在此位形下研究了自举电流的计算、分布及份额。

核聚变工程技术

HL-2A 共振磁扰动线圈电源的方案设计与仿真

任青华, 王英翘, 李青

2015, 35(1):  19-23. 

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介绍了共振磁扰动(RMP)电源的电路拓扑结构，基本元器件的选取，初步控制方案以及电路相关的计算与仿真。RMP 线圈将由最大4kA 的直流电流或者最大频率1kHz 最大4kA 的交流正弦电流供电。通过选择合理的电源结构和控制方式，以实现响应速度快和电流纹波小的要求，并使RMP 线圈电源满足ELM 控制的需求，尽量降低对等离子体控制的不利影响。

基于CAN 总线技术的PSM 电源远程控制通信系统

张 猛，姚列英，王英翘

2015, 35(1):  24-29. 

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为提高HL-2A 装置辅助加热系统脉冲阶梯调制(PSM)电源的运行效率和操作可靠性，设计并实现了一种基于CAN 总线技术的远程控制通信系统。该系统采用载有SJA1000CAN 总线控制器的PCI 板卡以及TMS320F2812 微处理器分别作为上位机和下位机的通信终端，结合用户界面程序，实现了HL-2A 受控核聚变装
置辅助加热电源的远程控制，提高了其整体控制性能和操作效率。

ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹焊接方案优化

张腾，李鹏远，孙振超，许丹，韩石磊，王跃

2015, 35(1):  30-34. 

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利用试验及数值模拟技术研究了ITER 极向场磁体支撑U 型韧性夹的焊接变形规律，模拟和实际测量的比较验证了模拟的准确性，从而得到了U 型夹焊缝变形的基本规律，并改进现有夹具类型。基于验证好的热力边界条件以及优化的夹具，对三种焊接方案的U 型韧性夹的焊接变形进行了计算，从而提出了极向场磁体支撑制造的优化方案。优化后的焊接方案将焊接变形控制在0.6mm 以内。

ITER 包层屏蔽块全尺寸原型件的设计与关键制造技术的研发

康伟山, 谌继明, 吴继红, 陈耀茂, 侯少毅, 刘浩然, 郭时玲, 李玲, 邓智勇, 吴海标

2015, 35(1):  35-40. 

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ITER 包层屏蔽块全尺寸原型件应基于当前的设计方案，满足其物理功能，并符合包层界面的设计要求。另外，在屏蔽块全尺寸原型件的设计中，还要充分考虑关键制造技术的研发结果，例如深孔钻、TIG 焊接、NDT 检测等技术，这些关键制造技术的研发结果，为设计提供了技术保障。该全尺寸原型件的顺利完成并通过ITER 相应认证程序，是中方签署采购的必由环节，也为今后完成采购包奠定了基础。

EAST 装置新超导馈线系统冷却回路设计

邓威，奚维斌，张之荣

2015, 35(1):  41-46. 

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EAST 装置电流馈线系统由13 对NbTi 材料CICC 超导母线组成，连接超导磁体系统和高温超导电流引线，为磁体系统的运行提供馈电通道和失超状态下能量的释放通道。馈线系统中超导母线由液氦制冷机通过低温分配阀箱提供的4.5K 超临界氦冷却，冷却通道进口压力为0.45MPa，出口压力不小于0.25MPa。通过对超导母线和接头内流道中的迫流氦的压降计算确定了冷却流程方案为1 对TF 超导母线单独串联组成1 个冷却通道， 12 对PF 超导母线分为6 个冷却通道，每个通道由2 对PF 超导母线串联组成。

EAST 外超导母线超导接头的研制

张之荣，许德章，奚维斌，朱海生

2015, 35(1):  47-50. 

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为把电流引线罐从EAST 大厅移到离装置约30m 外的电源大厅，重新设计和制造了连接新旧超导导体间的13 对超导接头。介绍了其中1 对超导接头的结构设计、空隙率的确定、理论直流电阻计算、压降计算和加工装配方案等。为此，制造了1 对超导接头，并进行通电测试，结果表明，所设计的超导接头结构和加工工艺满足EAST 工程的要求。

瞬时环流反馈均流策略在EAST快控电源中的应用

徐 超，高 格，刘 辉

2015, 35(1):  51-56. 

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在EAST 快控电源中采用瞬时环流反馈引入虚拟电阻的均流控制策略，可大大增加并联逆变器之间等效输出阻抗的实部，有效提高对环流低频分量的抑制能力。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。

基于PSO 实现的级联H 桥七电平APF 在外超导电源中的研究

刘 嘉，李 俊，周海峰，刘小宁

2015, 35(1):  57-62. 

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针对强磁场实验装置(SHMFF)的链式高压有源电力滤波方案规划，基于有源滤波系统的非线性特性， 采用分数阶值。PI 控制器替代普通PI 控制器，在此基础上引入粒子群算法优化指令电流PI 控制器参数，并通过 实验对比分析了人工整定的PI 控制器与PSO 整定的PI 控制器的运行效果。经样机实验表明，采用的PSO 算法 整定的电流内环控制器是正确的，且具有一定的参考价值。

J-TEXT 扰动场交流电源峰值反馈系统设计

王刚，丁永华，易斌，饶波，南杰胤

2015, 35(1):  63-68. 

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在J-TEXT 装置上设计了一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的数字式峰值检测电路，该电路先对负载电流进行模数(AD)转换，再经有限冲激响应(FIR)滤波器进行数字滤波，然后用峰值算法获取电流峰值，最后经数模转换器(DA)输出电流峰值。在此基础上，完成了扰动场交流电源负载电流峰值反馈系统的设计，实验结果表明系统动态性能好、检测精度高，能很好满足交流电源负载电流反馈控制的需要。

聚变堆液态包层提氚鼓泡器的概念设计

谢 波，翁葵平，侯建平，古 梅

2015, 35(1):  69-74. 

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在气-液接触法提取液态锂合金中的氢的实验基础上，提出了以气-液交换柱为核心的提氚鼓泡器(LBTB)的概念设计。LBTB 主要由气体进样纯化器、气-液交换柱系统、饱和器－解吸器和辅助系统构成。LBTB以氩氢混合气为吹洗气，其主要功能是在线监测液态包层主回路中的氚行为，并检验多柱级联后的氚回收率是否可以达到90%的期望值。

用于核聚变装置的W/Cu 穿管部件的制备与辐照性能研究

刘国辉，李强，魏然，秦思贵，史英利，彭凌剑，王万景，赵四祥，徐跃

2015, 35(1):  75-78. 

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采用了两步热等静压法制备W/Cu 穿管部件，即先用热等静压(930℃，100MPa，2h)在钨块的孔内壁上覆一层无氧铜作为中间层，然后再用热等静压工艺(600℃，100MPa，2h)把W/Cu 复合块与CuCrZr 管串接起来。经过高热负荷辐照测试，部件经受住了1000 次10MW•m⁻² 高热负荷的辐照，满足使用要求。

等离子体应用

劈裂纳米环多极表面等离激元共振及折射率传感特性分析

宁思同，高希宇，黄运欢，殷丽艳

2015, 35(1):  79-85. 

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研究了在三开口劈裂金属纳米环中，当入射场偏振方向不同时出现的多极局域表面等离激元共振现象及折射率传感特性。研究表明，当入射场偏振方向分别沿x 轴和y 轴时，在可见光-近红外区域分别激发起两个和三个明显的共振峰。通过改变缺口的张角，能够实现对共振峰位和强度的可控调整。共振峰位处劈裂纳米环的近场分布表明，LHA(左半弧)和DRHA(双右半弧)之间等离激元的杂化耦合是形成上述共振的原因。劈裂纳米环的多极共振非常适合折射率传感应用。当改变周围环境折射率，入射场沿x 轴偏振时，折射率敏感度的最大值可达到1365nm/RIU；入射场沿y 轴偏振时，折射率敏感度最大值可达2229nm/RIU。

基于DBD 悬浮电极低温等离子体杀菌消毒仪研制

赵会超, 刘少斌, 李玉泉, 章海锋, 李海明, 孔祥鲲

2015, 35(1):  86-91. 

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基于介质阻挡放电(DBD)原理，研究设计了一种悬浮电极式的低温等离子体发生设备，产生的等离子体温度较低且对人体安全，可直接接触。用所研制的低温等离子体发生设备对大肠杆菌做了灭活实验，实验结果表明，该设备产生的低温等离子体对大肠杆菌作用10s 以上，在等离子体有效作用区内大肠杆菌杀灭率为100%，表明所研制的低温等离子体发生设备具有很好的杀菌消毒效果。

球形闪电及其形成的一种等离子体模型

杜改红，田杨萌，王彩霞，陈颖聪，姜峰

2015, 35(1):  92-96. 

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根据已有文献描述的对球形闪电的观测和研究结果，总结了球形闪电的观测特征，介绍了目前对球形闪电的实验研究和理论研究现状，对球形闪电的结构模型进行了简单概括。还基于云对地的线状闪电，详述了一种形成球形闪电的等离子体模型。在该模型下，在某特定环境下线状闪电等离子体通道的一个区域坍塌成小的区域，形成球形闪电。指出了未来对球形闪电的研究方向。