当期目录

2016年 第36卷 第2期    刊出日期：2016-06-15

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等离子体物理学

钨偏滤器的单元结构设计以及相关实验研究

才来中1，蔡立君1，颜建国2，韩 乐3，丁 锐4，刘 翔1，毕勤成2，张镜洋3

2016, 36(2):  97-103.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602001

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主要针对偏滤器的单元结构进行了设计，重点研究了靶板表面结构的尺寸以及偏滤器靶板和拱顶两种水冷结构的几何参数、流动参数等对偏滤器结构和性能的影响。在此基础上，确定偏滤器单元结构设计和优化的指导原则，并针对偏滤器靶板和拱顶的水冷结构进行了高热负荷的热工水力试验，对偏滤器冷却结构的换热性能进行试验评估。最后，对偏滤器单元在热载荷、电磁载荷和机械载荷共同作用下的结构应力和安全性进行分析。

HL-2A 装置上动态斯塔克效应偏振仪研究

陈文锦1，何小雪1，刘 亮1，魏彦玲1，马 倩2，余德良1

2016, 36(2):  104-110.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602002

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在HL-2A 装置上发展了两类动态斯塔克效应(MSE)偏振仪并应用于磁场倾斜角的测量。其中被称为比值法的MSE 系统误差可以被控制在±0.15°以内。在HL-2A 装置实验中，利用该方法成功获得7 个空间点、径向覆盖范围为24cm 的磁场倾斜角剖面分布，其时间分辨可达到40ms。应用平衡重建代码(EFIT)结合MSE 测量数据的限定，可以得到安全因子(q)的径向分布，其中q=1 面的位置与软X 射线测量得到锯齿振荡反转面的位置一致。调制法MSE 在标定实验中误差也可控制在±0.15°以内。实验结果表明偏振片透振方向与双光学弹性调制器 (dual PEM)快轴夹角平分线的偏差对系统的线性和误差均有较大的影响。目前，该系统已经建成一个空间通道，测得磁场倾斜角的时间分辨可以达到20ms。

HL-2M 装置上汤姆逊散射系统中多色光谱仪的优化设计

王瑜琴，黄 渊，刘春华，冯 震

2016, 36(2):  111-118.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602003

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设计并优化了一种新型多色仪。该方案中滤光片和探测器更加易于安装，缩短了光程长度，提高了对散射信号的探测本领，减少了透镜的使用数量，提高了多色光谱仪的传输率。通过数值计算，得到在200~20000eV 温度范围内多色光谱仪的通道数为7 是最优化结果。最后，对7 通道多色仪的相关参数进行优化设计，使用模拟退火法计算优化各通道干涉滤光片的波长范围。

EAST 装置固有杂质驱动蛇形振荡行为研究

马天鹏1，徐立清*2，胡立群2

2016, 36(2):  119-125.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602004

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利用多阵列高时空分辨的软X 射线阵列成像系统对EAST 芯部固有杂质驱动的蛇形振荡进行时间动态演化和空间结构反演研究，研究了实验上发现的两种时空行为明显不同的两类蛇形振荡，一类具有字母V 或W形状的动态频谱，空间上为理想近圆状热芯结构；另外一类蛇形振荡和锯齿崩塌共存，振荡的频谱呈现手掌状，空间上为很大的电阻性月牙形磁岛结构。结果表明，锯齿共存的蛇形振荡的饱和径向扰动位移通常比无锯齿的蛇形振荡大，并且会触发边界的新经典撕裂模。

连续辉光放电波导型远红外氘化氰激光器输出性能优化

魏学朝，沈 洁，揭银先*，曾 龙，刘海庆

2016, 36(2):  126-130.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602005

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简要介绍了EAST 装置远红外激光干涉仪光源——DCN 激光器的工作原理、结构和相关改进。DCN 激光器采用He、CD₄、D₂ 和N₂ 4 种工作气体。实验过程中，通过调节气体压强和阴极电流、改变各种工作气体配比等手段优化DCN 激光器输出功率。实验结果显示：输出功率随电流的增大会达到饱和，在电流为1.0A 输出功率达到最大；输出功率随压强先增大后减小，在压强为32Pa 时达到最大值；工作气体的最佳配比为He: CD₄: D₂: N₂=2: 3: 5: 3。

J-TEXT 装置等离子体平衡重建与集成运算

张 帆1, 2，徐 涛*1, 2，高海龙1, 2，张晓卿1, 2，庄 革1, 2

2016, 36(2):  131-135.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602006

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利用Matlab 语言将EFIT 程序反演计算过程进行优化整合，简化了程序操作步骤，并增加了对计算结果的分析与存储功能。利用整合后的EFIT 程序，计算分析了J-TXET 装置放电过程中等离子体磁场位形和其它参数的演变，绘制了等离子体压强剖面图、等离子体电流密度和安全因子分布等磁面信息的重建结果。此外，还将反演结果与软X 射线测算数据进行比对。结果表明，改善后的EFIT 程序能够初步满足对实验放电的反演计算分析要求，为J-TXET 装置的放电控制和运行提供重要的参考数据。

核聚变工程技术

HL-2M环向场线圈的结构设计

邹 晖，李广生，蔡立君，刘 健，邱 银，单亚农，卢 勇

2016, 36(2):  136-142.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602007

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设计了HL-2M 环向场线圈基本形状、特殊的指形接头和斜面接头以及馈线、绝缘结构和水冷回路。每个环向场线圈由L 形中心段、上弧段和外弧段分别通过指形接头和斜面接头组装成完整的D 形线圈。分段可拆卸的D 形线圈结构可以使得真空室和单个极向场线圈分别整体吊装到环向场线圈内侧。单根引线和双回线的馈线结构既能节省装置空间，又能降低杂散磁场。TF 线圈匝间绝缘500V，对地绝缘30kV。采用软焊在线圈旁侧槽内的铜管对线圈进行水冷以带走线圈放电产生的焦耳热。

HCSB TBM 屏蔽块初步设计与结构性能分析

武兴华，王晓宇

2016, 36(2):  143-147.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602008

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介绍了HCSB TBM 屏蔽块的初步设计，根据RCC-MR 相关标准，在4 种典型工况下对TBM 屏蔽块的结构性能进行了分析和校核。计算结果表明：所有工况下的整体形变都较小，一次应力和二次应力均满足 RCC-MR 标准。

HCSB DEMO 中子通量谱分析及活化片法测量系统概念设计研究

冯 勇，栗再新，赵奉超

2016, 36(2):  148-153.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602009

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利用蒙特卡罗粒子输运程序(MCNP)对氦冷固态增殖剂包层聚变示范堆(HCSB DEMO)做了中子通量谱分析。根据中子通量谱特点选出活化片材料，根据跑兔系统和活化片法测中子通量的原理设计出适用于测量HCSB DEMO 增殖包层中子的活化片法测量系统，并对其各组成部分及功能做了说明。计算了活化片在测量系统辐照端辐照时的活化反应率、活化片特征γ 射线发射率及特征γ 计数率，并得到一套合理的测量方案，用于HCSB DEMO 包层中子的测量。

流动氦气出口温度控制仿真与分析

王 芬，冯开明，王晓宇，叶兴福，张国书

2016, 36(2):  154-159.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602010

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分析了电加热器对流动氦气的加热过程，从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型，用解析的方法表达了热量的传递过程，得到了传递函数。用Matlab 的Simulink 模块搭建了PID 的控制框架，用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下，通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度，表现出了良好的控制结果。

HL-2A 装置真空室烘烤温度反馈控制系统设计

许 婕，董方正，唐芳群，田培红

2016, 36(2):  160-166.  DOI: 6086.201602011

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设计了HL-2A 装置主机真空室烘烤温度反馈控制系统，用实验法获得系统近似数学模型，建立了 HL-2A 装置烘烤系统阶跃响应模型。运用控制理论对系统性能指标进行了设计分析，利用Simulink 软件对控制系统进行了稳定性分析，通过西门子PLC300 系统对此控制系统进行了软硬件实现。

HL-2A 装置EPICS 过程变量管理自动化系统

李欣怡1，夏 凡1，杨 超2，潘 莉1，张 刚1，陈燎原1

2016, 36(2):  167-173.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602012

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通过分析子系统接入EPICS 平台时大量的数据定义以及数据转换问题，研究了EPICS IOC 数据库构成和EPICS 数据组成结构。采用基于ASP.NET 构架的C#编程技术实现了EPICS 过程变量(PV)管理自动化系统，并提供相应的操作界面。该系统解决了IOC PV 信息收集与数据保障的问题，实现了PV 的批量存储、权限管理、历史查询和实时更新等功能。

ITER 失真空事故下铍灰尘分布的数值研究

侯丽强，佟立丽

2016, 36(2):  174-180.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602013

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采用计算流体动力学方法，通过对ITER 装置的设计结构进行合理简化，建立了ITER 装置的三维计算模型，研究了失真空事故下铍灰尘在ITER 装置内的迁移进程，得到了铍灰尘在ITER 装置内的分布情况。通过分析铍灰尘在不同截面高度、不同时刻的分布特性，得到以下结论：随着高度增加，截面位置上的铍灰尘体积分数呈下降趋势；随着时间推移，截面位置上的铍灰尘体积分数呈上升趋势。

ITER 低温泵外部容器的结构设计与应力分析

谢 韩1, 2，宋云涛1，王松可1

2016, 36(2):  181-187.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602014

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ITER 低温泵需要定期再生循环以去除吸附的气体，处于安全考虑氢的累计体积摩尔浓度不能超过 1.5mol⋅m⁻³，从而使得再生的容积必须不小于15m³，需要额外设计容器结构以提供足够的再生容积，同时兼顾支撑和密封的作用。介绍了ITER 低温泵外部容器的结构与功能，并运用有限元分析方法对其不同载荷状况进行了数值计算，为其结构设计与优化提供了理论依据。

等离子体应用

自由液态锡表面结构的流体模型

朱志川1，芶富均2，黄 毅1，苗 峰1，张传武*1

2016, 36(2):  188-192.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.201602015

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应用SolidWorks 和ANSYS 软件设计了自由液态锡表面流体结构模型，计算了初始流速和热通量不同时液态锡的速度变化和温度变化，得到了流动液态锡的速度分布和温度分布。结果表明，垂直流动方向液态锡流速较为均匀，沿流动方向液态锡流速逐渐增大、液态锡液面厚度逐渐变薄。初始温度为600K 的条件下，热通量为1MW·m⁻² 时，液态锡出口温度为623.38K；热通量为5MW·m⁻² 时，液态锡出口温度为720.18K。在相同条件下使用液态锂作为计算流体，结果表明出口处液态锂的温度低于液态锡的温度。