当期目录

2021年 第41卷 第4期    刊出日期：2021-12-15

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等离子体物理学

HL-2M 装置磁探针研制

张均钊, 季小全, 孙腾飞, 梁绍勇, 王 傲, 王 金, 李佳鲜, 刘 健, 杨青巍

2021, 41(4):  585-590.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104001

摘要 ( )   PDF (36279KB) ( )  

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介绍了 HL-2M 装置磁探针的研制，包括有效面积和极向布局的设计、骨架加工和探针绕制、有效面积和频率响应的标定以及定位安装。通过提高加工精度、有效面积的标定精度和定位安装精度，保证了磁探针系统的测量精度。目前，已经在 HL-2M 装置上完成了两组极向阵列的安装。


大气压脉冲调制射频氩气放电等离子体特性的数值研究

李帅星, 王一男, 王 莉

2021, 41(4):  591-597.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104002

摘要 ( )   PDF (63379KB) ( )  

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基于等离子体流体理论，建立了大气压脉冲调制射频氩气放电的一维流体模型。通过数值模拟的方
法研究了放电参数(放电电极间距、射频频率)对氩等离子体特性的影响。研究结果表明：当电压固定时，随着电
极间距的增加，等离子体区逐渐增大，最大电子密度也增加，在 0.20cm 达到最大值后略有降低；放电电流密度
与输入功率密度随着电极间距的增加而增加；鞘层区电子温度随着电极间距的增加而降低；在脉冲开启前期，等
离子体区电子温度随着电极间距的增加而增加，但当脉冲开启后期，电极间距对等离子体区电子温度影响较小。
不同射频频率下最大电子密度随电极间隙的增加而减小，也具有一个最优值。 


射频等离子体离子能量分布特性研究

邢海龙, 金 伟, 梁传辉, 代 波, 任 勇, 毛新春, 王东平, 王小英, 陈长安

2021, 41(4):  598-602.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104003

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利用质谱仪对不同进气速率下的氩气、氮气及氮-氘混合三种射频感应耦合等离子体的离子能量分布、离子浓度演化进行了研究。实验结果表明，等离子体的离子能量分布呈多峰结构；在功率一定时，纯氩气及氮气离子的峰值能量随进气速率增加向低能端移动，且离子通量密度逐渐降低；而氮-氘混合等离子体生成的氨系离子 ND₄⁺，峰值离子能量随氘气进气速率先降低后上升，通量密度先增大后降低。 


核聚变工程技术

基于 300MVA 脉冲发电机组双闭环矢量控制建模及仿真

何金成, 李华俊, 王海兵

2021, 41(4):  603-609.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104004

摘要 ( )   PDF (25231KB) ( )  

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通过对 300MVA 脉冲发电机组的机械结构和电气特性的分析，利用现有的试验数据和铭牌数据对整
个机组的运行参数进行了等效计算，建立了基于 Simulink 的大功率异步电机双闭环矢量控制模型并进行了仿真分
析。通过调节转速环和电流环的比例积分(PI)参数改善电流、转矩波形质量。仿真结果表明，该调速系统具有较
好的动、静态性能，能够很好地满足机组的启动及运行要求。 


氚增殖剂球床内氦气流动特性的数值模拟 

程 昊, 范 丽, 周 冰, 巩保平, 王晓宇, 冯勇进

2021, 41(4):  610-616.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104005

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通过计算流体力学(CFD)数值模拟方法，对氚增殖剂球床内部的氦气流动特性进行了初步研究。分析了球床流通长度和流通截面对提氚气体压降的影响，获得了不同入口流速下规则堆积球床和随机堆积球床的压降和阻力系数。 


CFETR 氦冷固态增殖包层多物理场氚输运分析 

王 俊, 李茹烟, 王晓宇, 张 龙, 武兴华

2021, 41(4):  617-622.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104006

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针对中国聚变工程实验堆(CFETR)外中平面氦冷固态增殖包层模块，开展了包层热、流、氚的多物理场耦合模拟分析，获得包层模块的氚分布、氚滞留量及氚渗透量。分析结果显示，在包层球床区无因吹洗气体流动滞缓而造成的氚滞留现象，其吹洗气体流道设计合理。同时，开展了入口吹洗气体掺氢量的参数敏感性分析。分析显示吹洗气体掺氢可以降低材料表面氚浓度，从而降低结构材料中的氚浓度梯度，抑制氚渗透；入口氢气浓度从 1ppm 增加到 1000ppm 时，氚渗透量降低为 1/20。


CFETR 纵场磁体线圈内馈线结构设计与分析 

李仁杰, 魏辉祥, 李 成, 徐 壮, 王文善, 王 亮, 毕 峰

2021, 41(4):  623-627.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104007

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介绍了中国核聚变工程试验堆(CFETR)纵场磁体线圈馈线系统内馈线的结构，它由外盒体、万向节、
超导母线与冷却管路以及内部支撑架等子部件组成。在纵场磁体线圈内馈线工况下，对其进行了结构设计，并通
过有限元分析，获得了内馈线工作状态下的应力和位移分布云图。结果表明，最大应力与最大位移变形均满足设
计使用要求。 


CFETR 中性束注入系统负离子束源概念设计 

谢亚红, 胡纯栋, 韦江龙, 顾玉明, 王 圻, 梁立振, 蒋才超, 许永建, 谢远来, 赵远哲

2021, 41(4):  628-634.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104008

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根据 CFETR 对 NBI 系统参数的需求，开展了 CFETR NBI 束源的概念设计，给出了束源的设计参数指标和总体设计方案。完成了大面积等离子体发生器和负离子加速器两部分的设计工作。


ITER 极向场 PF6 磁体支撑冷却系统的优化设计及制造 

魏海鸿, 李鹏远, 张 腾, 许 丹, 许婉韵, 孙振超, 罗蓉蓉

2021, 41(4):  635-641.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104009

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提出了深孔钻直冷方案用于优化 ITER 极向场 PF6 磁体支撑冷却系统设计。采用有限元分析方法，
从换热效率、流体压降、结构强度等方面对流道数量和孔径进行了最优化设计。结果表明，9 条直径 10mm 的冷
却流道可以达到最佳的冷却效果。同时，在服役环境下支撑部件的机械强度和温度分布、流体的运行参数均能满
足 ITER 磁体支撑的设计要求。目前所有 PF6 磁体支撑已完成了制造和检验，并顺利交付 ITER 组织。 


面向集成模拟平台的远程协作系统 

张 鑫, 李永革, 潘 卫, 李佳鲜, 郑国尧

2021, 41(4):  642-647.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104010

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基于 Web 技术，采用三层模型的系统架构，分别使用 AJAX、SQLite、Openlava 和 Python 解决了
数据异步传输、作业结果重用、多用户作业管理和可视化显示等关键技术，成功开发出面向集成模拟平台的远程
协作系统——SICOS。通过 Web 浏览器即可多人同时运行高性能计算集群上 IMAS 框架下的等离子体程序，实
现了程序的集成运行及运行结果的远程分析、数据共享和可视化显示等功能。通过率先集成 EFIT 可以获得 HL-2A
装置实验的平衡位形重建结果和 HL-2M 装置期望的平衡位形结果，为后续其它程序的集成奠定了技术基础。


聚变装置全域监控集成通用框架的设计与研究 

吴 豪, 夏 凡, 潘 卫, 马 瑞, 孙 江

2021, 41(4):  648-655.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104011

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为简化实验物理和工业控制系统(EPICS)在 HL-2M 装置的部署和使用，基于 Web 技术设计了一个
用于聚变装置全域监控集成的通用软件框架。软件框架的主体包含以 EPICS 的控制反转(IOC)为核心的底层基础
设施，基于 EPICS Archiver Appliance 的归档存储服务器以及 Web 应用程序三个部分。利用此框架，在聚变装置
各子系统上快速部署全域监控集成的基础设施，并通过 Web 网页进行统一的配置和管理。软件框架已经在 HL-2A
装置的若干子系统上成功进行了测试，能够满足目前监控集成的基本需求。


集成门极换流晶闸管电学模型的优化及参数提取

曾思哲, 黄连生, 陈晓娇, 何诗英, 陈 涛,

2021, 41(4):  656-663.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104012

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在集成门极换流晶闸管(IGCT) 2T-3R-C 电学模型的基础上，针对其模型关断电压出现与实测波形不
符的振荡问题，建立了一种 IGCT 改进电学模型，并提出一套可用于改进电学模型的参数提取方法，给出改进电
学模型电路结构和器件参数。将模型的动态特性仿真结果与 4kA/4.5kV 型号 IGCT 的 4kA/4.5kV 等级实验结果、
3.5kA/4.5kV 等级实验结果以及现有 2T-3R-C 模型仿真结果进行对比，验证了改进电学模型的准确性、适用性、
优越性。 


等离子体应用

石蜡液面离子风的研究

张禹涛, 赵明伟, 郭 英, 柴一峰

2021, 41(4):  664-668.  DOI: 10.16568/j.0254-6086.202104013

摘要 ( )   PDF (44744KB) ( )  

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研究了常压空气中针-石蜡液面 50Hz 交流电晕放电离子风特性。交流电晕离子风能够引起液体石蜡
显著变形，随着电压升高，变形从漏斗状发展到盆状。在石蜡层厚度为 5mm 时，盆状变形最大，深度达到 5.3mm，
最大作用范围半径 18.8mm，变形产生的压强达到 48.9Pa，远远超过直流针-水电晕放电情况。随着电压升高，从
电晕放电过渡到流注放电时盆状变形依然存在，这一点明显不同于直流针-水电晕放电。研究表明交流电晕离子风
具有优良的驱动绝缘液体介质的巨大潜力。


《核聚变与等离子体物理》2021 年第41卷总目次

《核聚变与等离子体物理》 年第卷总目次

2021, 41(4):  669-680. 

摘要 ( )   PDF (344KB) ( )  

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