学术报告第168期—电工技术学报系列论文投稿预讲

时间：2022年6月22日 14:30

地点：326会议室

报告人：王璐  教授

题目：磁约束聚变等离子体中湍流输运和约束的理论研究

摘要：

聚变能有望彻底解决人类的能源危机。托卡马克等离子体中的湍流输运和约束问题一直是磁约束聚变研究的重点和难点之一。实验发现等离子体中的动量、粒子和热能输运水平远高于（新）经典理论的预测水平，这种现象被称为反常输运。目前普遍认为反常输运是由托卡马克等离子体中微观不稳定性发展而来的微观湍流引起的，其也是制约托卡马克实现聚变点火条件的重要原因。因此，研究各种能够影响微观湍流的因素并理解其背后的物理机制，对于提高托卡马克等离子体的约束性能具有重要意义。本文综述了课题组近十年在托卡马克等离子体中湍流驱动自发旋转和自发电流、非线性动量输运、三维磁场效应对微观湍流和高能量粒子约束的影响，以及氘氚等离子体中杂质和高能量粒子对湍流输运和约束的影响等方面的理论研究成果。这些研究结果为预测未来托卡马克聚变堆等离子体中的湍流输运与约束性能提供了理论参考。

报告人：张维康  研究生

负责导师：陈忠勇  教授

题目：J-TEXT托卡马克上用于破裂缓解的电磁注入系统的X型电枢设计

摘要：

磁约束聚变研究的目的是实现持续可控的聚变能源，有望彻底解决能源短缺问题。国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）计划是我国参与的规模最大的国际科技合作项目，目标是验证大型托卡马克装置实现聚变能的科学与技术可行性。等离子体大破裂是ITER安全运行面临的最大威胁，破裂产生的电磁力、热沉积和高能逃逸电子等会对装置造成严重的损坏，因此缓解破裂危害是ITER亟待解决的关键科学与技术问题。目前主要通过注入大量杂质粒子来缓解破裂带来的危害，现有的主流破裂缓解系统如大量杂质气体注入（Massive Gas Injection，MGI）以及散裂弹丸注入（Shattered cryogenic Pellet Injection，SPI）均存在杂质注入速度慢、穿透深度有限、响应时间长等局限性，尚不能完全满足ITER的需求。J-TEXT托卡马克上发展了一套新一代的电磁弹丸注入系统（Electromagnetic Pellet Injection system，EMI）用于破裂缓解，使用电磁力发射弹丸，可有效提高弹丸的注入速度并缩短响应时间。电枢是EMI的核心部件，在发射中起决定性作用，常规尾翼接触型电枢，在减速阶段存在枢轨电接触性能不足、运动稳定性不够高等局限性，本文针对EMI减速阶段对电枢性能产生的特殊需求，设计了一款具有X型结构的新型固体电枢。仿真结果表明，电枢的电磁、机械性能满足发射要求，电接触特性良好。在发射性能试验中，电枢完成了加速至520 m/s后主动减速至0 m/s；电枢-弹丸分离性能试验中实现了电枢、弹丸的稳定分离，弹丸的飞行速度为358 m/s，且该速度能随着加速能量的增加进一步提高。EMI为托卡马克等离子体破裂缓解贡献了一种高效注入杂质的先进方案，本文提出的X型电枢具有良好的发射性能，为EMI提供了一种优良的新型固体电枢结构及设计方法。

报告人：陈曦璇  研究生

负责导师：夏冬辉  副教授

题目：J-TEXT装置ECRH系统回旋管运行特性分析

摘要：

电子回旋共振加热（ECRH）通过波源产生特定频率的高功率毫米波，将毫米波注入到等离子体中，利用波与等离子体的相互作用使其被等离子体吸收从而加热。回旋管是ECRH系统中的核心器件，其安全可靠运行是整个系统能进行高功率稳定输出的保障。由于制造加工工艺的影响，设计过程中存在的误差，每一支回旋管设计参数和实际运行结果不一定完全一致，有必要对回旋管的运行特性进行分析，以探索清楚实际运行时回旋管的工作状态。本文详细介绍了J-TEXT装置ECRH系统的参数和回旋管调试过程，探索了系统中的关键参数对回旋管工作状态的影响规律。