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2016年 第36卷 第1期    刊出日期：2016-03-15

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等离子体物理学

HL-2M偏滤器的综合模拟技术初步研究

才来中，崔学武，刘健，薛雷，丁锐

2016, 36(1):  1-7.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601001

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利用SOLPS和DINA程序，对偏滤器的数值模拟进行综合研究。结合HL-2M装置，针对偏滤器的结构优化、脱靶物理过程、偏滤器送气与抽气、垂直位移事件(VDE)等问题进行了模拟研究。分析了偏滤器靶板位形以及脱靶对偏滤器靶板热载荷的影响，研究了偏滤器的送气位置、送气速率、抽气速率等因素对于偏滤器性能的影响；同时，利用DINA程序对HL-2M装置的VDE过程进行了预测分析，并给出了HL-2M装置发生VDE过程的等离子体电流剖面变化，从而为HL-2M装置的偏滤器结构设计和分析提供输入数据。

弹丸消融速率的理论模型及数值计算

程发银

2016, 36(1):  8-12.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601002

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建立了计算托卡马克加料中弹丸消融的物理模型，结合1维输运模型编制了1.5维弹丸消融计算机模拟代码。使用ITER-FEAT的相关参数，对半径为6mm，初速度为2000m•s^-1，从低磁场侧注入弹丸的消融速率进行了模拟计算。结果显示，弹丸消融速率先随注入深度而逐渐增大，最大消融速率约6×10²⁶s^-1，然后由于弹丸半径的减小，消融速率迅速减小，穿透深度约0.45m。这一结果与中性气体屏蔽模型(NGS)的结果一致，证明计算代码正确有效。同时，从计算结果反映出，对ITER这样的堆级托卡马克，采用常规弹丸注入方式，尽管速度高达2000m•s^-1，穿透深度也远未达到等离子体中心，因此应采取其他有效措施来提高等离子体加料效率。

CFETR阿尔法粒子波纹损失的数值模拟

郝保龙1, 2，吴 斌*2，王进芳2，李 昊2，胡纯栋2

2016, 36(1):  13-18.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601003

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使用导心轨道程序ORBIT，在平衡程序EFIT给出的中国聚变工程实验堆 (CFETR)平衡位型下，结合不同的阿尔法(α)粒子分布模型，计算了氘氚聚变产生的α粒子波纹损失情况。计算结果表明：在不考虑锯齿模不稳定性的α粒子分布下，ITER-like和super-X位型下的α粒子波纹损失份额为0.1%，snowflake位型在0.4%，反磁剪切位形在0.6%；在较平缓的α粒子分布下，损失份额增大，损失的高能量α粒子有局域性。

非线性不可压缩霍尔磁流体方程组的精确解

夏振伟，杨维纮

2016, 36(1):  19-23.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601004

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得到了不可压缩理想霍尔磁流体方程组的平面波精确解，这些平面波是斜传播的左旋圆极化波或右旋圆极化波，并且涨落速度和涨落磁场通过波数联系起来。讨论了这些平面波解的叠加性质。当波的传播方向平行时，任意两支圆极化平面波都可以叠加；而当波的传播方向不平行时，只有极化方向相同，波数相同，且各自的旋度与自身都是同方向(或都是反方向)的两支圆极化平面波才可以叠加。

核聚变工程技术

HL-2A装置3MW 68GHz ECRH系统调试与运行

康自华，黄 梅，饶 军，周 俊，冯 锟，王 贺，卢 波，王洁琼

2016, 36(1):  24-31.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601005

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HL-2A装置3MW ECRH系统采用双高压电源形式的电子回旋管，阴极高压电源为回旋管提供加速束电流，阳极高压电源对通过转换区后的束电流施加减速作用，利于回旋管收集极吸收。根据回旋管运行特点和各回旋管不同的工作特性，合理优化回旋管阴极、阳极高压电源工作电压和其他参数。通过远程监控系统，使同时工作的回旋管处于较好的工作状态，充分提高HL-2A装置ECRH系统多管运行的微波输出功率。实验中，6支回旋管同时运行时，微波最高输出功率2.5MW，达到设计额定值83%，使HL-2A装置中等离子体得到了有效的加热。

HL-2A 3.7GHz速调管磁体磁场特性研究

白兴宇，梁 军，王洁琼，陈娅莉

2016, 36(1):  32-36.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601006

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HL-2A装置上建设了1套3.7GHz/2MW/2s的低杂波系统，高功率长脉冲波源使用TH2103型速调管。设计了1套可以固定探针的机构，完成了速调管配套磁体的磁场测量，得到了中心轴线上的磁场分布特性，中心磁场最强达到176mT。在不同的空间位置，3组线圈电流分别对磁场分布起主要影响。1号电源主要影响阴极附近磁场分布，同时对谐振腔也有部分影响；2号电源主要对谐振腔产生影响，同时在功率输出窗口附近有一定影响；3号电源主要在输出窗口附近有影响，其他位置影响不明显。结果为速调管工作状态优化提供了方向。

ITER第一壁CuCrZr/316L(N)复合板的制作及检测

李 前1，吴继红1，刘丹华1，王平怀1，李宗秦1，马 锐2，谌继明1

2016, 36(1):  37-41.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601007

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以CuCrZr合金板为基板，316L(N)-IG不锈钢板为复板，制作了CuCrZr/316L(N)-IG爆炸复合板用于ITER第一壁热沉部件。对其进行了金相试验、硬度测试以及拉伸试验等。结果显示，复合板界面层具有明显的波状组织，平均波长和波高分别为1200μm和500μm，室温下抗拉强度达到394MPa。用复合板制作了6个第一壁小模块，进行质量认证试验，结果表明其满足ITER要求。

EAST辐射偏滤器充气系统改造及初步实验结果

王文章，向玲燕，吴金华，杨钟时，丁 芳， 王 亮，段艳敏，胡振华，毛红敏，罗广南

2016, 36(1):  42-48.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601008

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介绍了EAST偏滤器充气系统的改进措施，压电阀与冷屏一起安装在EAST颈管中，以缩短充气管道，将充气系统的延迟时间减少约200ms。冷屏起冷却阀门并屏蔽电磁场的作用。讨论了在准稳态条件下，延迟时间给偏滤器热流反馈控制带来的负面效应。在中性束加热条件下，通过在外靶板注入Ar/D2(1:4)混合气体研究了靶板离子饱和流和热流分布的变化及充气对主等离子体的影响，得到了靶板离子饱和流显著降低、热流减少的结果。

EAST离子回旋共振加热系统调制型 高压电源研究

王 磊1，赵燕平1，黄懿赟1，金国卫2

2016, 36(1):  49-54.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601009

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介绍了EAST离子回旋共振加热系统调制型高压电源的总体设计方案，详细讨论了电源模块的构造、电路和工作原理，对电源控制保护系统的组成部分及其功能做了全面的论述，对电源的调制和短路保护能力进行了实际测试，给出了相应的实验数据和波形，证明了电源设计方案的正确性和可靠性。

CFETR CS模型线圈的电磁分析

王兆亮，刘小刚*，汪献伟，施 毅，武 玉

2016, 36(1):  55-59.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601010

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在中国聚变工程试验堆(CFETR)的概念设计阶段，为了将来正确设计和顺利加工其中心螺线管(CS)线圈，设计了一个由Nb₃Sn内线圈和NbTi外线圈组成的模型线圈。采用线电流模型和后期数据处理的方法对其磁场做了精确计算，解决了线电流模型不能计算导线内部磁场的问题。在此基础上计算了线圈的电感和电磁应力等参数。

CFETR模型线圈引线的力学分析

汪献伟，王兆亮*，刘小刚，李君君，韩 鹏

2016, 36(1):  60-64.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601011

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基于毕奥萨法尔定律计算了中国聚变工程实验堆(CFETR)中心螺线管模型线圈上的磁场、电磁力，采用有限元分析工具ANSYS计算了线圈引线上的Von-Mises应力。基于分析设计对线圈的内应力进行了评定，并进一步研究了大应力区域各种不同类型的应力的分布状况，为后续模型线圈的进一步优化设计和加工制造提供了参考。

CFTER包层第一壁热工水力分析

魏川子1，宋云涛1, 2，雷明准2

2016, 36(1):  65-70.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601012

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简要描述了CFETR氦冷固态增殖包层的结构设计，介绍了包层第一壁的冷却结构。用ANSYS CFX程序对CFETR包层第一壁进行了热工水力分析。研究了如何获得第一壁的最佳出口温度，并保证第一壁结构材料的热负荷承受能力。讨论了通过改变冷却管道粗糙度和优化冷却管道布置两种方法对第一壁结构进行优化。结果表明，优化的冷却回路既满足了材料的许用温度要求，又满足了氦气的出口温度要求。

CFETR 水冷陶瓷包层时间相关产氚特性初步分析

蒲 勇1, 刘松林1, 陈义学2, 李 佳3, 黄 凯1, 李晓静2, 高芳芳

2016, 36(1):  71-77.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601013

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水冷陶瓷包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的三种候选包层概念之一。基于CFETR水冷陶瓷包层的一维中子学模型，通过蒙特卡罗输运模拟程序MCNP和活化计算程序FISPACT的耦合计算，经三维转换系数修正，分析了CFETR水冷陶瓷包层时间相关产氚特性。结果表明，当CFETR运行因子为0.5，聚变功率为200MW时，水冷陶瓷包层在运行5年、10年、20年后，氚增殖率(TBR)的降低都不显著，但是年产氚剩余量的降低很明显。此外，产氚包层内初始时刻TBR对产氚特性的影响也很大。

ITER TF线圈馈线系统地震动响应分析

卢 速1，倪晓军1，陈 魏2，张善文1，宋云涛1，王忠伟1

2016, 36(1):  78-82.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601014

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对TF线圈馈线系统做了地震响应分析。利用ANSYS有限元软件对一个TF线圈馈线系统进行了模态分析与响应谱分析，得到了在地震载荷下的峰值响应(应力和位移)。最后，根据ITER磁体结构设计标准，对系统的最大Tresca应力进行了评估。结果表明，TF线圈馈线系统满足SC1抗震等级的要求。

基于EPICS 的HL-2A 装置实时监测和报警系统

张 刚，夏 凡，李欣怡，陈燎原

2016, 36(1):  83-87.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601015

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分析了HL-2A 实验中可能存在的各种故障问题，设计并开发了一种基于EPICS 网络的实时监测和报警系统。通过SNMP 协议，以EPICS 网络为基础，进行全域的消息监控及实时报警。实现了有效监控实验运行过程中整个IT 系统、控制系统、采集主机等异常情况，并实时进行电话报警、短信报警、邮件报警，有效解决了实验中遇到的各种故障监测及可能引发的问题。

ITER极向场变流器外旁通设备地震分析

廖远旭，宋执权，高 格，傅 鹏，汪 鹏

2016, 36(1):  88-91.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601016

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利用有限元仿真软件ANSYS Workbench，结合反应谱法对ITER极向场变流器外旁通设备进行了地震分析。具体分析了在ITER提供的设计地震频谱下，外旁通结构所受的最大等效应力、方向位移以及固定支撑位置的反作用力。分析结果表明，外旁通最大等效应力不超过8.3MPa，最大方向位移不超过2.6mm。以上数据表明，外旁通结构能够满足抗震要求。

等离子体应用

液态金属锂对于316L不锈钢焊接件的腐蚀行为研究

曹 智1，曹小岗1，王建强1，芶富均1，陈顺礼1，潘宇东2，黎 颖3，杨党校1

2016, 36(1):  92-96.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201601017

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通过失重法结合SEM、金相分析等手段，研究了含焊缝的316L 不锈钢试样在350°C、0.15MPa 液态锂中500h 的静态腐蚀，并采用LIBS 结合台阶仪表征液态锂的渗入深度。结果表明，锂对含焊缝的316L 不锈钢样式的平均腐蚀速率为99.8mg·m^-2·h^-1；腐蚀深度为6.4μm；渗入深度在316L 不锈钢焊缝处为8.6μm，在母材处为4.8μm。在焊缝处锂对材料有明显的晶间腐蚀。