核工业西南物理研究院

卢波, 白兴宇, 陈娅莉, 曾浩, 梁军, 王超, 王洁琼, 冯鲲

2022, 42(4): 367-371. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204001

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为提高 HL-2A 装置低杂波电流驱动系统的实验效率，研制了高反射保护系统。使用 Verilog 硬件描述语言设计数字信号处理电路，选择 EPM240T100C4 型可编程逻辑器件(CPLD)实现数字信号处理；使用一个 14 位计数器，实现了在低杂波系统反射保护动作后间隔 3.6ms 后重启的功能。测试结果表明，该保护系统实现了设计要求。

旋转射流冷却数值模拟研究

刘萍, 张蔓蔓, 秦广进, 郭榆生

2022, 42(4): 372-377. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204002

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使用 ANSYS FLUENT 软件和 RNG k-ε 湍流模型分别研究了十字形、内十字形和花形结构的螺旋喷嘴内部流动特性和耦合面换热特性。模拟结果研究表明，螺旋角 θ 越小喷嘴出口速度越高，喷出的水流更集中，水流运动轨迹越清晰且规律越明显。同一工况下，θ=30°的花形喷嘴的换热效率和换热均匀性均优于其余两种喷嘴的值；耦合面努塞尔数 Nu 最大值会随着雷诺数 Re 不断增加而逐渐远离射流中心处(r/d_j=0，d_j 为喷嘴当量直径)；随着靶距 H 逐渐增大，Nu 逐渐减小，旋流效果逐渐减弱。当 H=2d_j、4d_j 时，Nu 最大值位于 r/d_j=1 处；当 H=6d_j 时，Nu 最大值位于射流中心处。

CFETR 产氚包层与偏滤器部件在热室内维修与退役流程的概念设计

许婉韵, 王才旺, 罗蓉蓉, 黄超, 李鹏远, 许发勇, 邓华林, 陈辉

2022, 42(4): 378-382. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204003

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为保证聚变堆环境的核安全，需要在热室内及时对产氚包层及偏滤器进行检测、维修或退役处理。针对 CFETR 产氚包层与偏滤器结构特点，设计了一套在热室内维修与退役处理的工作流程，包括放射性废物处理、核去污、除氚等关键工艺，并参照 ITER 设计，遵循 ALARA 原则，完成了热室内各功能区域的放射性分级。

HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源远程控制的一种新方法

王洁琼, 卢波 , 黄梅, 白兴宇

2022, 42(4): 383-387. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204004

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为解决 HL-2A 装置低杂波电流驱动(LHCD)系统灯丝电源无法远程控制的问题，介绍了基于西门子 WinCC 监测系统的 HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源 MSComm 串行通信系统的设计与实现。在 WinCC 图形编辑器中直接调用 MSComm 控件，编写 VBS 全局脚本实现对串口的访问，解决了硬件组态过程中串行通讯操作被 WinCC 所限制的问题。采用了虚拟串口技术、工业以太网通讯技术、光纤隔离技术等，提高了 WinCC 组态串口设备的灵活性。HL-2A 装置 LHCD 实验证明，在 HL-2A 装置放电的复杂电磁环境下，LHCD 灯丝电源 MSComm 串行通信系统运行稳定、功能完善。

CFETR 中性束注入系统概念设计

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

2022, 42(4): 388-392. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204005

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为了满足中国核聚变工程实验堆(CFETR)对等离子体加热和电流驱动的要求，从总体布局、束传输系统、束源系统三方面进行了中性束注入系统的概念设计。利用参数计算的方法，根据聚变等离子体的要求明确了中性束注入系统的性能指标和基本布局；利用束传输空间分布程序评估了束传输性能，确定了各功能部件的空间布局结构；在此基础上，确定了束源系统的性能指标和引出系统布局方式，结合当前研发进展，明确了束源的基本技术方案。由此完成了中性束注入系统参数指标、束传输关键尺寸、束源性能指标等设计要求，为后续工程设计奠定了基础。

基于 LabVIEW 的实时控制框架在 J-TEXT 上的应用

谢飞, 郑玮, 张明, 唐畴尧, 徐鑫, 阳成, 何波, 徐佳宇

2022, 42(4): 393-398. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204006

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为了支持 J-TEXT 装置上等离子体偏滤器位形实验的研究，基于 LabVIEW 编程语言开发了一套实时控制框架。在 J-TEXT 装置中，利用该实时控制框架以及选取合适的 NI 采集卡、控制器组建了偏滤器单零位形的辅助电源-偏置电源的控制系统，并对该电源进行了测试。测试结果表明该电源能够在 1ms 的控制周期内输出 2kA 的电流，满足 J-TEXT 偏滤器单零位形放电的实验要求。该框架的开发极大地提高了组建实时控制系统的效率，增强了控制程序的可读性以及可维护性，为 J-TEXT 装置提供了一套完善的、简便的，易于拓展及移植的实时控制框架。

CFETR 磁体支撑初步概念设计

侯炳林, 赖小强, 许婉韵, 魏海鸿

2022, 42(4): 399-403. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204007

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描述了中国聚变工程实验堆(CFETR)磁体支撑系统的初步工程概念设计，介绍了纵场(TF)磁体支撑和极向场(PF)磁体支撑的结构设计。用解析法和有限元法对磁体支撑进行了初步的分析。分析结果表明，该设计基本满足磁体支撑的要求。

快控电源支路控制器程序的远程升级研究

黄海宏, 彭岚, 王海欣

2022, 42(4): 404-409. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204008

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在 EAST 等离子体垂直位移快速控制电源(快控电源)的数字信号处理(DSP)执行控制程序远程升级中，通过改变“二次引导”的顺序结构，提出一种新的“二次引导”结构。该结构不需要汇编语言的参与，使用 C 语言编写“二次引导”程序，同时将该结构与无线网络传输技术相结合，实现了对程序的远程升级固化。实验结果表明，所提出的结合无线网络的“二次引导”结构能够实现对控制电源 DSP 程序的远程加密升级。

HL-2M 偏滤器超汽化结构冷却性能研究

李云峰, 蔡立君, 卢勇, 张龙

2022, 42(4): 410-417. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204009

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利用 ANSYS CFX 分析软件对 HL-2M 偏滤器超汽化结构模块方案进行了热工水力分析。研究结果表明：在流道高度为 6mm 时，翅片高度为 3mm、厚度为 4mm 的超汽化结构排热能力最佳。当超汽化结构偏滤器表面热流密度为 10MW·m^-2 时，靶板表面最大温度小于 700℃，热沉最大温度小于 300℃，满足排热能力需求和材料许用范围。

基于模糊控制的 VSVPWM 中点电位平衡策略

戴铭言, 许留伟, 吴亚楠, 沈显顺, 杨慎飞, 田贇祥

2022, 42(4): 418-425. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204010

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针对中点钳位型(NPC)三电平逆变器存在的直流侧中点电位不平衡问题，提出了一种基于模糊控制的中点电位平衡策略。该策略重新定义了虚拟空间矢量，使虚拟小矢量不引起中点电位波动，并在虚拟中矢量中引入了对中点电位不平衡有抑制作用的控制因子 Q。同时，设计了由模糊控制器 A 和 B 构成的组合模糊控制器，该控制器能够依据中点电位偏移情况调整控制因子 Q，实现对中点电位的闭环控制。仿真和实验结果表明，采用该策略的 NPC 型三电平逆变器中点电位不平衡问题能得到有效改善。

EAST中加热功率对弹丸注入加料效率的影响

李孟曼妮, 侯吉磊, 左桂忠, 陈跃, 李成龙, 刘建文, 叶凯萱, 黄佳, 胡建生

2022, 42(4): 426-432. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204011

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介绍了 EAST 装置气动加速氘弹丸注入加料系统和不同加热功率条件下弹丸加料效率的实验结果。当等离子体加热功率从 1MW 逐渐增加到 10MW 时，弹丸加料效率从 60%降低到 10%。加热功率的升高导致弹丸粒子的沉积深度 λp/a 降低达 50%左右，从而导致大量的弹丸粒子沉积在等离子体边界。

CFETR 水冷包层模块真空室内破口事故安全分析

王文嘉, 成晓曼, 马学斌, 刘松林

2022, 42(4): 433-439. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204012

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使用 RELAP5 对 CFETR 水冷固态增殖包层的 3#包层模块建立模型，并开展了稳态工况和不同破口面积下的真空室内破口事故分析。结果表明，事故发生后真空室压力迅速升高，小破口事故时，向大泄压罐泄压可防止真空室超压；大破口事故时，真空室超压保护系统无法有效地控制压力上升，且增大泄压罐体积以缓解真空室压力的效果不显著。在添加联箱出口止回阀后，可有效防止冷却剂逆向流动进入真空室，使真空室压力维持在安全范围内，不需要启用真空室超压保护系统。

环位形下鱼骨模驱动快离子输运的数值模拟研究

王雍钦, 郝广周, 虞立敏, 苗雨田, 柯锐, 邹云鹏, 高庆弟

2022, 42(4): 440-447. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204013

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考虑包含动理学效应的鱼骨模结构，使用导心轨道程序 ORBIT，在磁面坐标下研究了不同的扰动模幅度、频率对快离子再分布的影响，并分析了粒子与扰动发生共振的条件。模拟得出，鱼骨模扰动会使快离子在实空间、相空间中发生再分布，芯部( ψ_p/ψ_w≤0.2 ，ψ_p 为极向磁通，ψ_w 为最后一个闭合磁面的磁通)快离子密度下降约 20%，中间磁面位置上( ψ_p/ψ_w≥0.2，ψ_p/ψ_w≤ 0.6)的快离子密度增加约 7%；通过扫描频率发现，相空间中快离子的再分布对模式频率敏感，并分析了快离子与鱼骨模扰动共振的条件。

平行壁变形导电管磁流体层流数值模拟

闫家玮, 毛洁, 熊保龙

2022, 42(4): 448-454. DOI: 10.16568/j.0254-6086.202204014

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采用自主开发的基于 OpenFOAM 环境下的磁流体求解器，对外加横向均匀磁场的导电方管、平行壁内凹导电管以及平行壁外凸导电管内的磁流体进行了层流数值模拟。在壁面电导率为 0.01、流体雷诺数为 500、哈特曼数为 500~2000 的条件下，研究了三种导电管中液态金属磁流体速度分布和压降。结果表明：平行壁内凹和外凸对速度分布具有显著影响；在相同参数条件下，平行壁内凹管的压降大于方管，而平行壁外凸管的压降小于方管。

《核聚变与等离子体物理》2022年第42卷总目次

《核聚变与等离子体物理》年第卷总目次

2022, 42(4): 455-462.

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