基于Fortran和Matlab混合编程的EAST零场计算可视化

EAST全超导托卡马克零场区优化是成功进行等离子体放电的基础,快速计算显示优化后的零场分布十分重要.基于Fortran和Matlab混合编程,通过Fortran和Matlab接口函数,在Matlab中成功实现对Fortran程序的调用.将Fortran的快速计算与Matlab可视化结合起来,实现了EAST零场计算可视化.     

EAST零场区优化及可视化

由于EAST全超导托卡马克采用极向场系统一体化的设计,只能通过极向场线圈电流的调节来实现零场区的优化,因此快速的计算并显示线圈电流变化对零场区的影响就显得尤其重要;文章采用在VC6.0环境下编程对数据进行预处理,然后通过调用IDL接口计算真空室各格点处的场强,并作出分布图;实现了零场区优化的可视化,为放电实验提供了很好的参考。     

巨型功率晶体管场限环研究

通过解联立一维泊松方程得到了场限环结构的电场和电位分布.讨论了环间距、环宽、N-掺杂浓度、结深和表面电荷密度等参数的影响,得出了归一化击穿电压和环间距计算值.用这些计算值可以推算多环间结构的击穿电压和作为场限环设计的依据.     

HT-7U装置环向场线圈涡流损耗分析

文章分析了由等离子体电流和真空室感应电流在HT-7U装置环向场超导磁体中产生的涡流损耗.超导磁体中变化的磁场被分解为切向和法向两个分量,通过将超导线圈分为适当单元可求出磁场两个分量产生的涡流损耗.文中给出涡流损耗的分布及其随时间变化情况.计算结果表明涡流损耗不仅沿线圈周长分布不均匀而且在线圈的断面上也不均匀.     

面向磁约束聚变实验的先进中子发射谱仪诊断的研究

本文评述了EAST和HL－2A托卡马克装置上开展的聚变发射中子谱仪研究的进展．面向等离子体物理研究和ITER装置中子诊断技术发展的最新需求,针对EAST和HL-2A托卡马克装置的低中子产额（10^9-10^11s^-1）场,设计和发展了全数字化的液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪．进行了EAST和HL-2A放电实验聚变中子产额随时间演化规律的研究,开展了HL-2A装置上NBI辅助加热效果的评估和EAST聚变等离子体锯齿震荡的中子通量诊断．使用液体闪烁谱仪和芪晶体中子谱仪测量实现了EAST放电的芯部聚变离子温度诊断,首次将托卡马克装置实验中子能谱直接诊断离子温度的下限推到1keV以下．在EAST装置上建设的双环式球形阵列中子飞行时间谱仪将为托卡马克装置辅助加热和快离子物理研究打下坚实的基础．     

合肥科学岛新一代核聚变实验装置成功实现首次放电

9月28日，中科院合肥物质科学研究院等离子体所研制的全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（EAST）成功实现首次放电。这标志着世界上首台由我国自行设计、研制的新一代核聚变实验装置建成并正式投入运行，我国磁约束核聚变研究已进入国际先进水平。在首轮物理放电实验过程中，这一实验装置成功获得电流200千安、时间近3秒的高温等离子体放电。据EAST大科学工程首席科学家万元熙介绍，目前放电实验还在进行中，各项实验参数正在不断提高，显示了EAST装置良好的整体性能。同日，EAST通过国家“九五”大科学工程专家组工艺鉴定。     

我国“人造太阳”达到1亿度!

<正>2018年10月,中科院等离子所宣布,安设在合肥的全超导托卡马克核聚变实验装置"东方超环"(EAST)在当年度实验中,等离子体中心电子温度达到1亿度(108K)。东方超环是我国自主设计的第四代核聚变实验装置,也是世界上第一座全超导托卡马克,在2017年曾创下高约束模等离子体运行101.2秒的世界     

铝衬底微等离子体阵列的制作与光电特性测量

在铝衬底上采用光刻工艺制作了带有氧化铟锡(ITO)透明电极的微等离子体阵列,实验研究了该微等离子体阵列在30～100 kPa氖气中的放电特性和发光特性.不同微腔尺寸的微等离子体阵列实验结果表明,对于微腔直径为150μm的器件,击穿电压随着工作气压的升高先下降后上升,并且在53.2 kPa时达到最小值212 V.通过对微腔直径为50μm和30μm器件的击穿电压比较发现,在气压较低时,微腔尺寸大的器件更容易击穿,当气压较高时,微腔尺寸小的器件更容易击穿,并且微腔尺寸小的器件随着气压的升高击穿电压下降得更快.与目前商业等离子体显示器件(PDP)的击穿电压相比,微腔器件的击穿电压更低,而且在高气压下,采用更小的微腔作为PDP的显示单元,可以提高PDP的分辨率.     

EAST装置主支撑应变测量

EAST装置主体由真空室、极向场系统、纵场系统、冷屏、外真空杜瓦、主支撑等结构组成。装置主支撑(八个柱子)承担大约340t来自真空室、极向场系统、纵场系统、冷屏、外真空杜瓦等结构的重量,主支撑因而产生应变、应力,近而影响装置的水平度和稳定性,而装置的水平度和稳定性涉及到装置运行的稳定性和安全性。因此,需要检验主支撑的应力、应变以便及时校正。根据主支撑的理论应变大小和方向,通过分析和比较,采用电阻应变片和数据采集卡结合Visual Basic程序开发了应变测量系统。该系统与市场上零售的数据采集系统相比,具有针对性强,费用低等优点。     

相同放电面积不同边界介质阻挡放电

利用对介质阻挡放电装置,在放电电极上覆盖上相同面积不同边界的绝缘介质,观察它的放电的特性,对其放电模式及放电产生的等离子体重要参数电子激发温度进行了记录与计算.实验结果表明:由于放电具有相同的面积,导致间隙间的电容值相同,所以导致击穿电压、放电的模式、放电产生等离子体中的电子激发温度基本相同.     

扩散型真空电弧的弧后电流

研究了一种新的弧后电流测试方法;以较高的灵敏度和抗干扰能力测得了扩散型真空电弧的弧后电流值;给出了计算与实测的比较结果;分析了不同电源条件下的弧后电流.文中指出,扩散型真空电弧的分断极限是由电击穿决定的,而不由弧后电流引起的热击穿所定.     

VDMOS结构击穿电压的设计与分析

本文引用了附加有浮动电位保护环和场板的ＶＤＭＯＳ结构击穿电压的解析表达式,描述了浮动电位保护环和场板效应的对穿通击穿电压的改进,经比较,理论结果与测量数据有较好的一致性。     

气体绝缘363 kV快速真空断路器电场分析

具有快速开断能力的真空断路器能够在极短时间内开断短路电流,有利于减小短路电流对电网设备的冲击,但目前单断口的真空断路器难以直接应用于高电压等级电网。提出了一种全新的SF6气体绝缘的363kV真空断路器,采用40.5kV真空灭弧室的串并联结构,采用基于涡流驱动原理的操动机构实现短路电流的快速开断。对于高电压等级真空断路器,需要重点研究断路器内部的电场分布问题。基于总体设计结构的对称性对断路器单个单元和端部单元进行了简化,然后建立了对应的断路器三维多重介质有限元计算模型,分析了导电杆、灭弧室、接线端子等关键部件的电场强度。计算结果表明:电场严重集中于上下接线端子、转接法兰的圆角处。雷电冲击电压下,接线端子圆角和转接法兰圆角最大值分别为28.5kV/mm和22.9kV/mm,导电杆的表面最大电场为13.4kV/mm,真空灭弧室内外及其他部件均处于控制范围内。对接线端子的圆角半径进行了优化设计,确定其圆角半径为12mm,为样机的生产提供了参考。     

漂移区槽氧高压SOI-LDMOS器件模型

为了获得SOI-LDMOS器件耐压和比导通电阻的良好折衷,提出了一种漂移区槽氧SOI-LDMOS高压器件新结构．利用漂移区槽氧和栅、漏场板优化横向电场提高了横向耐压和漂移区的渗杂浓度．借助二维仿真软件对该器件的耐压和比导通电阻特性进行了研究,结果表明该器件与常规SOI—LDMOS结构相比在相同漂移区长度下耐压提高了31％．在相同耐压下比导通电阻降低了34．8％．     

基于ANSYS的等离子体破裂防护快阀电磁力分析

依据电磁感应原理,变化磁场周围的导体会受到电磁力的作用,依靠该效应的涡流驱动快速充气阀已经在中科院等离子体所研制成功,通过利用ANSYS有限元分析软件,计算不同的脉冲电流及不同线圈电感及线圈与阀芯不同间距情况下的导体所受电磁力的不同,找到影响电磁力的主要因素,为快阀的改进提供理论依据。     

基于衬底偏压电场调制的高压器件新结构及耐压模型

提出一种基于衬底偏压电场调制的薄层硅基LDMOS高压器件新结构,称为SB LDMOS.通过在高阻P型衬底背面注入N~+薄层,衬底反偏电压的电场调制作用重新分配体内电场,纵向漏端电压由源端和漏端下两个衬底PN结分担,器件的击穿特性显著改善.求解漂移区电势的二维Poisson方程,获得表面电场和击穿电压的解析式,研究器件结构参数对表面电场和击穿电压的影响.仿真结果表明,与埋层LDMOS相比,SB LDMOS击穿电压提高63%.     

HT-7U托卡马克核聚变装置中纵场超导磁体系统的设计

HT-7U核聚变实验装置是"九五"国家重大科学工程项目,它是一个具有非圆截面的全超导托卡马克装置,是用于研究先进的托卡马克运行模式来获得准稳态的、极长的长脉冲等离子体,并可实现全电流下的双零高β和单零等离子体的运行实验。整个装置包括装置主机以及低温、真空、电源及控制、数据采集和处理、波加热、波驱动电流、诊断与公共基础设施等重要子系统,其中装置主机是由超导纵场磁体系统、超导极向场磁体系统、真空室及其内部部件、内外冷屏和外真空杜瓦5大部件组成。文章主要介绍了HT-7U纵场超导磁体系统结构与超导管状电缆CICC(Cable-in-ConduitConductor)的设计以及该磁体系统的各种力学分析等。     

等离子体破裂防护快速充气阀充放电系统设计

靠涡流驱动的等离子体破裂防护快速充气阀已经在中科院等离子体物理研究所研制成功,为了满足快速充气阀系统对充放电系统的需求,搭建了基于恒压充电方式的脉冲电容器充电回路,并且研制加工了适合放电回路要求的调波电阻;为了实现对晶闸管的快速、安全、方便地控制,利用三极管放大功能及隔离变压器,成功研制了放电回路控制开关。该系统经过2010年EAST装置实验检验,完全可以满足快速充气阀的要求。