EAST磁探针NS值标定-论文.pdf

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1、第34卷第3期核聚变与等离子体物理Vo1．34，No．32014年9月NuclearFusionandPlasmaPhysicsSep．2014文章编号：0254-6086(2014)03-0265-05EAST磁探针NS值标定孙久玉，沈飙，刘广君，孙有文，钱金平，李实，肖炳甲，陈大龙，石同辉(中国科学院等离子体物理研究所，合肥230031)摘要：为了获得精准的磁场测量数据，基于磁探针测量磁场的基本原理，构建了由长螺线管、交流电源、标准探针和数据采集系统组成的长螺线管标定系统，对EAST磁探针垂直于磁感应强度方向的总有效面积(Ns值)进行了精确的标定，并对标定数据进

2、行了分析处理。获得的结果符合预期的误差要求，为磁探针精确测量托卡马克中的磁场提供了前提条件。关键词：EAST；磁探针；NS值；标定中图分类号：TL655文献标识码：A1引言圈引线等造成的杂散面积无法获得，故直接测量误差太大[41。在参考文献[5】中，已经证明了0．5％的磁托卡马克装置作为比较成熟的磁约束聚变研探针NS值的精度对平衡反演有显著的影响，因此究装置是成功实现受控热核聚变的有效途径之一【l】提高NS值精度对EAST有非常现实的意义。。在托卡马克装置的研究中，电磁测量系统是测探针的有效截面积就需要通过NS值的标定来量等离子体中磁场及电磁过程的基本工具，是获取托

3、卡马克装置内部信息的有效手段【2】。电磁测量可获得。磁探针NS值标定是电磁测量系统获得更加以测量等离子体宏观放电参数、各种瞬态电磁现象精确的测量数据和数据的误差分布的前提。在参考文献[2]中已经使用过旋转探针法和长螺线管法来以及各个场的电流和场形，是理解等离子体基本性测量NS值。本文利用二次标定方法，将NS值已质的前提，所提供的等离子体电流、位形、电流分知的标准探针作为对照与待标定探针放置于同一布以及破裂等实时控制所需要的各类信号广泛应变化磁场中，将积分后的输出结果相比较就可得到用于托卡马克装置的运行和实时控制系统，直接关磁探针的有效感应面积。该标定方法无需知道变化

4、系到装置的运行和等离子体电流、位型的控制，是装置安全运行和等离子体控制的基础【3】。磁场的准确数值，只要得知标准探针的精确参数即可相对容易的测量得到待标定探针的精确数值。本磁探针作为电磁测量的重要部分，其NS值的文的改进之处为：提高电源频率为200Hz以提高信精确度直接影响着磁探针测量的精度，进而影响着号幅度；同时使用傅里叶分解分析得到的微分信平衡反演和等离子体控制的精度。为了获得精准的号，以避免积分器零漂等问题。通过本次标定，使磁场测量数据，就要精确地得知磁探针的有效截面NS值的精度提高到了0．2％。积。因为直接测量探针的几何尺寸虽然简便，但是对于磁探针来说其几何

5、尺寸很难准确测量，且由线收稿日期：2013-08—19；修订日期：2014-04—18基金项目：国家973计划资助项目(2Ol2GBlO5o0O，2011GB101000，2011GB107000，2013GB102000)；国家自然科学基金(10725523，10721505，10090212，111005037，11205199)；中国科学院对外合作重点项目(GJHz20l303)作者简介：孙久玉(1988一)，男，山东泰安人，硕士，主要研究电磁测量与托卡马克能量约束定标率。核聚变与等离Y-t*物理第34卷2磁探针标定原理图2给出了探针在螺线管中的位置。当密绕的

6、在托卡马克装置中，磁探针其实就是一个放在长直螺线管的长度远大于直径时，螺线管的内部中等离子体中的很小的螺线管线圈，磁场的主要测量心区域的磁场分布均匀度非常高，在一定的误差范手段是利用螺线管线圈感应磁场的变化，在线圈上围内接近于均匀分布[8】。根据对该螺线管的模拟计感应出电动势，将此电压通过积分器进行积分运算(如图3所示)，在螺线管中心位置左右各10cm算，最后得到线圈所在空间位置的平均磁场数值[6】。以内的空间里，沿轴线方向上磁感应强度误差小于磁探针的测量原理如图1所示，由法拉第电磁0．16％，沿径向磁感应强度误差小于0．11％。长螺感应定律得知螺线管线圈所在位置的

7、磁场若发生线管的主要参数列于表1中。改变，磁感应强度的变化将引起穿过线圈的磁通量的变化，磁通量的变化将在线圈两端产生感应电动势为：￡)：一=-Se(1)‘lfⅢSeer=NS+AS(2)式中，(为磁探针所在空间位置的磁场的磁感应强度在线圈轴向的分量；为线圈垂直于磁感应强度方向总的有效面积；N为磁探针的线圈匝数；为每匝线圈的截面积；AS为引线和接头形成的等效杂散面积。图2探针在螺线管中的位置示意图劬图1EAST磁探针测量原理图图3不同垂直位置处垂直磁场沿径向的分布在磁探针的体积远小于整个托卡马克内的测表1长螺线管的主要参数量空间时就可认为所得到的测量结果就是磁探针