当期目录

2021年 第41卷 第3期    刊出日期：2021-09-15

上一期    下一期

等离子体物理学

紧凑针孔中性粒子分析器标定系统的设计和研制

臧临阁, 屈玉凡, 万 林, 付宏涛, 罗小兵, 卢 杰, 于利明, 李 伟, 石中兵, 杨青巍

2021, 41(3):  193-198.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103001

摘要 ( )   PDF (3064KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

介绍了紧凑针孔中性粒子分析器(CP-NPA)标定系统，包括一套高能量、小流强的中性粒子束线源和一 个配套旋转平台。束线源由高频离子源、电单透镜、速度选择器、加速管、电四极透镜和中性化室组成。高频离 子源已经完成研制，并顺利建立起等离子体。单透镜已经完成仿真、制造和测试。实验中引出电压为 1.0kV 时， 调整单透镜聚焦电压最高可以引出 36.4μA 束流。速度选择器、加速管、聚焦电四极透镜和中性化室也已完成概念 /工程设计。

HL-2A 充气弹丸注入加料的数值模拟研究

鲁 鑫, 吴雪科, 胡世林, 严一帆, 李正吉, 王占辉

2021, 41(3):  199-206.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103002

摘要 ( )   PDF (8195KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了提高 HL-2A 等离子体中弹丸加料深度和加料效率，研制了新型充气弹丸注入加料方法。忽略 充气弹丸非加料包层的烧蚀过程，在 HL-2A 托卡马克位形下，应用 Trans-neut 程序对沉积在径向归一化磁通ψ=0.9 位置处的充气弹丸输运特性及其与本底等离子体自洽的相互作用过程进行了二维数值模拟研究，给出了加料粒子 和本底等离子体剖面的时空演化。发现氘离子在弹丸加料位置的径向内侧沉积、峰化，在径向扩散作用下，芯部 密度不断增加。在加料期间，加料点的离子温度和电子温度降低的区域不断扩展，电子温度剖面在极向上的演化 过程要快于离子温度剖面的演化过程。弹丸沉积位置的归一化分子数密度和径向分布宽度先减小后增加，与加料 处的分子分解源项(即分子密度损失率)先增加而后减小呈负相关。

基于逆卷积神经网络的等离子体辐射分布 断层重建方法

王朝辉, 肖建元, 秦 宏

2021, 41(3):  207-214.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103003

摘要 ( )   PDF (9907KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

发展了一种基于逆卷积神经网络的图像级重建方法用于聚变等离子体辐射分布的断层反演。通过引 入结构相似度(SSIM)作为损失函数，该方法在模拟数据实验中表现出了较好的重建效果。模拟实验结果表明，在 弦积分信号噪声强度为10%、15%及20%时，该方法的重建结果依然具有良好的精确度和鲁棒性。

一种基于谱线幅值归零的加窗插值 FFT 谐波检测方法

郑 植, 张俊敏, 田贇祥, 卢 晶

2021, 41(3):  215-220.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103004

摘要 ( )   PDF (1004KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

提出了一种基于谱线幅值归零的加窗插值 FFT 谐波检测方法用于分析复杂电网信号中的各次谐波。 该检测方法将每一次在离散频谱中找到的最大谱线及其左右两侧的数根谱线幅值归零，直到各次谐波分析完毕。 通过仿真实验分析了在基波频率稳定时对模拟信号的测量精度，研究了基波频率波动对谐波分析的影响。通过对EAST 实验数据的分析，验证了该谐波检测方法的可行性和高精度性。


核聚变工程技术

HL-2M 装置真空室预装阶段检漏试验

蔡 潇, 曹 曾, 冉 红, 黄向玫, 张 炜, 李瑞鋆

2021, 41(3):  221-226.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103005

摘要 ( )   PDF (2376KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

通过在加工现场和安装现场搭建的真空辅助系统、四极质谱计及氦检漏仪组成的检漏系统，运用残 余气体分析和氦质谱检漏方法在冷态下对 HL-2M 真空室扇形段及真空室整体进行了真空检漏试验。对漏点进行 修复后，测试了真空室的极限真空度和总漏气率等。真空室经过 72h 的抽气后，真空度达到 3.7×10⁻⁵Pa，超过了 1.0×10⁻⁴Pa 的预期预抽真空度。用静态定容法测得的真空室漏放气率为 2.3×10⁻⁷Pa⋅m³⋅s⁻¹，小于设定的真空漏率 技术指标 5×10⁻⁷Pa⋅m³⋅s⁻¹。试验结果表明 HL-2M 装置真空室满足超高真空条件，符合设计要求。

HL-2M 初始等离子体放电阶段的辉光放电 清洗系统电极的设计与分析

李斌斌, 曹诚志, 曹 曾, 崔成和, 高霄雁, 毛世峰, 叶民友

2021, 41(3):  227-233.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103006

摘要 ( )   PDF (5990KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对 HL-2M 装置初始等离子体放电阶段所需的直流辉光放电清洗系统的电极进行了设计。对辉光 放电清洗系统在不同工况下的系统负载进行了分析和拟定，并确定了电极结构设计分析标准。根据系统电极的结 构特点并结合系统负载规范与分析标准，依据不同的失效模式对电极进行了失效分析。分析结果表明，此针对初 始等离子体放电的电极设计能可靠安全运行，满足设计需求。

EAST 装置电子回旋共振加热系统中央控制器设计

杨 永

2021, 41(3):  234-239.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103007

摘要 ( )   PDF (3546KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

介绍了基于可编程逻辑门阵列(FPGA)芯片的电子回旋共振加热(ECRH)系统中央控制器的设计，阐 述了中央控制器对输入的总控触发信号、等离子体电流信号、ECRH 系统状态信号、高压输出状态信号、波输出 状态信号、各类停止信号以及各输出控制信号等的处理与控制逻辑。对 FPGA 程序做了时序仿真，仿真结果表明，该控制器能够实时响应总控触发信号、精确控制阴极与阳极高压电源的开关、处理各种异常情况，满足 ECRH 系统的控制需求，且具有极高的可靠性。


正火和回火处理过程中W/Fe/RAFM钢接头 W/Fe界面组织和剪切性能的演化

黄 攀, 王一鸣, 谌继明, 王平怀

2021, 41(3):  240-246.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103008

摘要 ( )   PDF (6193KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对热等静压(HIP)扩散焊制备的W/Fe/RAFM钢接头进行了正火和回火处理，以恢复其中RAFM钢的 组织和性能。采用电子探针微分析器(EPMA)和掠入射X射线衍射(GIXRD)对W/Fe界面组织的演化进行了分析，采 用剪切测试和扫描电镜(SEM)对接头连接性能的演化进行了测试和分析。结果表明，正火处理后，RAFM钢中的C 元素扩散到了W/Fe界面，Fe₂W相中W和C元素含量增加，这导致了接头剪切强度增加，而纯铁中间层强度的增加 则导致了接头剪切位移下降。回火处理后，W/Fe界面形成了W/Fe₂W/Fe₃W₃C/Fe的界面结构，回火态接头Fe₂W相 的成分和纯铁中间层强度与HIP态接头基本相同，因此回火态接头室温剪切性能基本与HIP态接头一致。

基于精确时间协议的 HL-2M 装置 定时同步网络研究

刘攀乐, 任磊磊, 张锦华, 罗萃文, 赵 丽

2021, 41(3):  247-251.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103009

摘要 ( )   PDF (2443KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于 HL-2M 装置对时序精度的要求，参考 ITER 的设计方案，设计了基于精确时间协议(PTP)的 HL-2M 分布式时间通讯网络，使 HL-2M 装置的时钟同步和事件触发的精度从微秒级提高到亚微秒级，最终优于 100ns。

脉冲步进调制高压电源远程通讯 与反馈控制系统研究

陈 勇, 王英翘, 李华俊, 李维斌, 姚列英, 李春林

2021, 41(3):  252-257.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103010

摘要 ( )   PDF (4985KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为了满足 HL-2A 装置二级加热系统的高压电源系统的要求，开发了脉冲步进调制(PSM)高压脉冲电 源控制系统。PSM 电源控制系统采用数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列器件(FPGA)组合控制方式，总计 输出 112 路脉冲。DSP 芯片实现计算、反馈、远程通信等功能，FPGA 主要负责与 DSP 的数据传输及 112 路脉冲 输出的时序控制功能。利用控制器局域网络(CAN)总线实现上位机与 DSP 之间的远程通信功能，上位机采用 LABVIEW 软件实现相关参数的设定与远程通讯。测试结果表明，该控制系统能够实现远程通讯功能，具备快速 的反馈控制功能，满足实验要求。

适用于聚变装置偏滤器部件的高热负荷 测试平台真空腔体系统设计

李 波, 卯 鑫, 徐淑玲, 沈俊松, 尹 洲, 李 强, 王万景, 雷明准

2021, 41(3):  258-263.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103011

摘要 ( )   PDF (4835KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

对托卡马克聚变装置偏滤器的高热负荷测试平台真空腔体系统进行了结构设计，其中包括真空室、 真空抽气系统、部件调节机构、小型水冷系统和电子枪操作平台，利用 Ansys 对真空室主体结构的合理性和可靠 性进行了验证。模拟结果表明：真空室外壁温度不超过 50℃，真空室及其支撑上的最大应力分别为 134.49MPa 和 48.76MPa，满足许用应力 3S_m 值 620MPa 的要求。

液态锂限制器的铺展性测试平台设计及初步实验

王泽辉, 刘佰奇, 阳倦成, 陈 龙, 倪明玖

2021, 41(3):  264-269.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103012

摘要 ( )   PDF (3458KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

为研究液态锂在电磁驱动限制器表面的铺展特性，设计了与EAST限制器接口相同的限制器测试平台。该平台运行时真空环境可达10^-4Pa，对被测限制器可加热至350℃。在限制器锂回路管道上，利用外部2T水平磁场以及竖直方向施加的最大为200A的直流电流，形成电磁驱动力驱动下的锂液循环回路。测试平台设有顶部和正面两个观察窗，能够在可视化条件下，完成液态锂限制器的铺展性测试实验。基于该测试平台，对首次设计的双通路液态锂限制器，研究了不同实验温度和驱动电流下液态锂在限制器表面的流动铺展情况。结果发现，锂的流量和限制器表面结构是影响锂液铺展的主要因素。

紧凑环注入系统高压脉冲电源设计

黄连生, 兰 涛, 何诗英, 王泽京, 陈晓娇, 陈 晨, 庄 革, 孔德峰, 张寿彪

2021, 41(3):  270-273.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103013

摘要 ( )   PDF (2326KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以放电回路理论模型计算和仿真分析为指导，设计了紧凑环注入装置(CTI)高压脉冲电源，并在CTI上进行放电实验。实验结果证明所设计的CTI高压脉冲电源可产生特定频率下100kA的目标电流，保证了CTI成型场及加速场电极的供电需求。

不同连接方案下垂直场线圈的性能研究

谢 飞, 汪献伟, 金 环, 蒋 磊

2021, 41(3):  274-279.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103014

摘要 ( )   PDF (3461KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于热-结构耦合分析了欧姆热和等离子体辐照引起的垂直场线圈的温度变化，对垂直场线圈在不同连接方式下的电气参数进行了研究，提出了一种优化的线圈连接方案。计算结果表明，该优化方案有助于改善垂直场线圈的响应性能，并提高其对等离子体的控制能力。

等离子体应用

低气压直流放电金属铜等离子体

闫东潇, 李占贤, 崔亚硕, 于江涛

2021, 41(3):  280-283.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103015

摘要 ( )   PDF (1534KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

在原子蒸气激光同位素分离技术中用直流电源实现原子化和激发电离过程，低气压下使用焊锡短路阴、阳极得到了金属铜等离子体稳定射流。在气压10^-3Pa、功率0.9kW下，测得稳定放电的伏安特性曲线和光谱强度图。通过计算得到电子密度在10⁹cm^-3左右、电子温度在0.69eV左右。

脉冲HF化学激光体系中的放电模式分析

杨楠楠, 张家良, 赵永利, 李国富, 温小琼

2021, 41(3):  284-288.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202103016

摘要 ( )   PDF (2452KB) ( )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

采用面阵滑闪火花预电离诱导的平行板放电结构，研究了SF6-C2H6混合气体中的脉冲放电模式，确认了不同放电条件下存在自持体放电(SSVD)和电弧放电两种模式，且两种模式可以互相转化。SSVD模式放电电流波形主要由电容电压和气压决定，气体混合比和储能电容值对其影响很小。SSVD电流峰值随电容电压增加基本线性增加，随气压增加线性减小，分析表明这一特性是因为SSVD是由多个同步电子雪崩在时空上叠加而成，属于a过程主导的电子雪崩放电。