国际热核聚变实验堆(ITER)计划是我国参与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可行性.等离子体大破裂是ITER安全运行面临的最大威胁,会对装置造成严重的损坏,因此缓解破裂危害是ITER亟待解决的关键问题.目前缓解破裂危害的基本策略是主动注入大量粒子,但现有的破裂缓解系统尚不能完全满足ITER的需求.该文通过分析现有破裂缓解系统的特点,介绍J-TEXT托卡马克上新一代用于破裂缓解的电磁弹丸注入系统(EMI),该系统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,克服了其他系统的局限性.电枢是EMI的核心部件,在发射中起决定性作用,通过介绍尾翼接触型电枢的结构及功能,说明这类电枢运用于EMI时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,由此根据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520m/s后主动减速至0m/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358m/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,该文提出的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.

托卡马克;破裂缓解系统;电磁发射;轨道炮;固体电枢

陈忠勇;张维康;唐俊辉;李峰;夏胜国

磁约束聚变与等离子体国际合作联合实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉 430074;强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院) 武汉 430074;脉冲功率技术教育部重点实验室(华中科技大学) 武汉 430074

电工技术学报

[1]陈忠勇;张维康;唐俊辉;李峰;夏胜国-.J-TEXT托卡马克上电磁弹丸注入系统的X型电枢设计)[J].电工技术学报,2022(19):5056-5066,5073

弹丸注入,破裂危害,破裂缓解系统,固体电枢,520m,358m

TEXT,托卡马克,国际热核聚变实验堆,ITER,参与规模,国际科技合作,合作项目,大破裂,大威,基本策略,主动注入,代用,EMI,电磁力,射弹,高弹,注入速度,响应时间,核心部件,射中,尾翼,结构及功能,减速,接触性能,运动稳定性,特殊需求,机械性能,电接触特性,性能试验,后主,分离性能,飞行速度,加进,高效注入,电磁发射,轨道炮

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