中科院等离子体所装置总体研究室  
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当前位置:首页 > 科研项目 > EAST主机及维护EAST主机及维护

EAST装置主机

 
 
 

   EAST装置的主机部分高11米,直径8米,重400吨,由超高真空室、纵场线圈、极向场线圈、内外冷屏、外真空杜瓦、支撑系统等六大部件组成。其实验运行需要有大规模低温氦制冷、大型高功率脉冲电源及其回路、大型超导体测试、大型计算机控制和数据采集处理、兆瓦级低杂波电流驱动和射频波加热、大型超高真空、以及多种先进诊断测量等系统支撑。学科涉及面广,技术难度大,许多关键技术目前在国际上尚无经验借鉴。特别是EAST运行需要超大电流、超强磁场、超高温、超低温、超高真空等极限环境,从芯部上亿度高温到线圈中零下269度低温,给装置的设计、制造工艺和材料方面提出了超乎寻常的要求。

EAST真空室内部部件结构

 
 
 

  EAST内部部件是指所有装在EAST真空室内部的硬件结构,包括面对等离子体部件(偏滤器和第一壁部件)、功能线圈、被动稳定导体、限制器、冷却系统、内置式低温泵、壁处理部件、相关的诊断元器件等(如图1所示)。其主要作用为在未来EAST长脉冲放电时作为真空室结构的屏蔽第一壁,抵抗核聚变反应产生的热流和粒子流。EAST装置为了实现高参数、长脉冲等离子放电,需要不断对等离子体进行加热。用于加热等离子体的能量,在使等离子体温度升高的同时,不断以电磁辐射和高能粒子入射等方式,将能量沉积在等离子体周围的固体壁上。面对等离子体的部件在承受高能流密度的轰击的同时,须有相应的冷却系统排除来自等离子体的能量。每一面对等离子体的部件均有石墨瓦,热沉,支撑和冷却系统组成。

 

EAST装置维护

 
 
 

  根据EAST不同阶段的物理目标,EAST真空室内部部件需要要求满足物理实验的不同要求。EAST在2006年完成了首轮物理放电调试,2007年1月进行了第二轮物理实验。之后为了满足下一步长脉冲等离子体放电的要求,对内部部件进行了整体的升级换代。现有的内部部件在经历近年来多次物理实验以后,出现了不同程度的问题,为了顺利的开展EAST下一轮物理实验以及在下一步的实验过程中取得更好的实验成果,目前,需对内部部件进行一系列相关技术攻关和升级改造,主要内容包括:
  1、偏滤器设计与研制。将上半部的偏滤器改造成ITER为装置推荐采用的新位形偏滤器,其主体整体结构的CASSETTE,其第一壁采用新的钨铜复合材料,同时改造相应的冷却系统。
  2、快控线圈改造与研制。针对现有快控线圈绝缘多处损坏的现状,重新设计采用新绝缘结构及增强控制能力的新快控线圈。
  3、低温泵改造与研制。为了适应新的实验目标、提高上偏滤器部位排除杂质的能力,在改造上偏滤器的同时,重新设计加工、安装一套新的低温泵。
  4、ELM线圈设计与研制。为了更好的对等离子体进行位形控制,在上下被动板部位增设各8组ELM控制线圈。
  5、电磁测量系统改造。针对电磁测量系统已运行数轮,为了增强其可靠性对全部测量零件进行更新。
  6、热电偶维修改造。测试点热接触改进,确保测温的准确性和灵敏度。
  7、限制器改造。活动限制器改造成固定式限制器。
  8、超导传输线和电流引线改造与搬迁。为了提高EAST装置主机的真空度,本轮改造将对全部电流引线的氮、氦冷却回路结构进行重新设计修改,解决电流引线存在的渗漏问题,并对超导传输线进行改造,设计加工新的真空隔断。
  9、内部部件光学测量及基准网升级。

项目改造要达到的预期目标如下

 
 
 

  1、能满足EAST所需要的开放式、大体积偏滤器位型(R=1.85-1.9, a = =1.6-1.9,Delta=0.3-0.6,单、双另典型放电位形);k0.45。;
  2、偏滤器靶板能承受2MW/m2、Dome能承受1MW/m2、其它部分能承受0.5MW/m2 热负荷的主动冷却结构;
  3、上偏滤器第一壁采用新的钨铜复合材料,下偏滤器第一壁材料采用能抗溅射长寿命的掺杂梯度功能石墨,被动板、高场侧、低场侧采用钼瓦;
  4、被动反馈回路系统,其对水平磁通变化的时间常数-10ms,具有可连接成或者不连接成回路的灵活性;
  5、能给出边界,特别是偏滤器区域的分布参数的静电探针系统;
  6、能对重要部件(LHCD/RF 天线等)起很好保护作用的固定限制器;
  7、为实现上述功能所必备的完善的准直测量系统。