可控磁約束核聚變被認(rèn)為是人類(lèi)解決終極能源問(wèn)題最理想的途徑,但要達(dá)到等離子體點(diǎn)火以及自持燃燒還有很長(zhǎng)的路要走。絕熱磁壓縮（MC）加熱是提高磁約束等離子體參數(shù)的一種有效手段。文中通過(guò)對(duì)EAST環(huán)電流器（Tokamak）的等離子體放電參數(shù)的分析,研究了磁壓縮對(duì)等離子體約束性能的影響以及實(shí)現(xiàn)磁壓縮需要的線圈供電電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。并圍繞電源模塊變換器相關(guān)的穩(wěn)態(tài)分析、控制、仿真以及實(shí)驗(yàn)等方面開(kāi)展工作。首先通過(guò)調(diào)取分析EAST#43888炮等離子體放電數(shù)據(jù),驗(yàn)證了環(huán)電流器等離子體放電存在弱磁壓縮過(guò)程,并且得出了磁壓縮能夠提高等離子體磁約束性能。建立了等離子體參數(shù)與磁壓縮比的基本方程,給出了可能的三種壓縮方式以及兩步壓縮的方法,并確定了環(huán)電流器磁壓縮等離子體的方案以及控制策略。在電源方案上,確定了具有模塊化設(shè)計(jì)的磁壓縮電源系統(tǒng)（MCPS）方案。分別給出了傳統(tǒng)聚變電源結(jié)構(gòu)和應(yīng)用SiC高壓功率器件的磁壓縮等離子體電源的拓?fù)?采用電源模塊N+1冗余的IPOP結(jié)構(gòu)。電源模塊采用兩級(jí)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),前級(jí)三相全控整流,后級(jí)DC-DC變換器。給出了最小電流響應(yīng)的電源模塊兩級(jí)啟動(dòng)方案,實(shí)現(xiàn)了變壓器初級(jí)和次級(jí)電壓的動(dòng)態(tài)平衡,抑... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?２０１９年全球能源生產(chǎn)的份額??

?第１章緒?論???中心蠔線管線圈??麵?（變壓器初娜?議線圈??４?（等離子體位形控制＞??（變壓器次級(jí)回路）？Ｆ｜Ｓ］）ｉｔｔ？ｉ??圖１．２環(huán)電流器與磁場(chǎng)示意圖??然而，１９６８年在前蘇聯(lián)庫(kù)爾查托夫研宄所的Ｔ－３環(huán)電流器上發(fā)生了重大突??破。它產(chǎn)生了比任何其他裝置更高的溫度（ＨＰＣ）和更長(zhǎng)的能量約束時(shí)間Ｔ￡，??其得到的技值超過(guò)了?Ｂｏｈｍ標(biāo)定的預(yù)測(cè)值，因子不小于３０。并將這一結(jié)果在１９６８??年前蘇聯(lián)新西伯利亞舉行的國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（丨ＡＥＡ）聚變能源會(huì)議上宣布。這??些結(jié)果后來(lái)得到了來(lái)自卡勒姆實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家小組的驗(yàn)證［１｛＞１。這使得全球?qū)τ??核聚變的研究普遍轉(zhuǎn)向了環(huán)電流器裝置的方向。在Ｔ－３上獲得的結(jié)果也激發(fā)了??建造大型環(huán)電流器裝置的想法，以驗(yàn)證未來(lái)聚變反應(yīng)堆環(huán)電流器結(jié)構(gòu)的可行性。??１９７３年，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)開(kāi)始為建造一個(gè)大型的歐洲環(huán)電流器制定計(jì)劃，并于１９７５??年提出了?ＪＥＴ的設(shè)計(jì)方案［１１】。??隨著對(duì)環(huán)電流器裝置的研究不斷深入，科學(xué)家用勞森準(zhǔn)則給出了確定聚變??實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的第一個(gè)判據(jù)，對(duì)于在幾千萬(wàn)或數(shù)億攝氏度極限溫度范圍內(nèi)工作的磁??約束聚變等離子體定義了聚變達(dá)到點(diǎn)火的必要條件�？梢栽凇叭朔e”的準(zhǔn)則中??重新計(jì)算不等式：７１３?ｘ?ＨＦ?ｍ＿３?ｓ?ｋｅＶ，其中、７１分別表示離子密度與??溫度［１２，１３］�！叭朔e”的準(zhǔn)則表明等離子體必須在足夠高的離子壓力Ｐ，（與??成比例）下保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間ｔ￡。??核聚變研宄己經(jīng)走過(guò)了半個(gè)多世紀(jì)，這期間取得了很多重大的進(jìn)展。世界??最大的環(huán)電流器裝置ＴＦＴＲ【１４］和ＪＥＴ［１５］已經(jīng)產(chǎn)生了?１０ＭＷ以上的聚變能。在??ＪＴ－６０Ｕｔ１６

（ＤＴ）??＾?＾?？ＪＥＴ（ＤＴ）??ＴＦＴＲ＊?Ａｌｃａｔｏｒ??５＂２０?你？?ｃ－ｍ．ｏｄ?纖ｘ?咖觸??立?〇??⑴?ｍＤ?〇?？Ｔｏｒｅｓｕｐ＾ＪＴ－ｆｉＯ??ｐ?ＬＨＤ〇?＊ＡＳＤＥＸ??ｒ１９?ｗ－ａｓ??〇〇?參?ＡＳＤＥＸ??＾?Ｔ１０．?０??—?０??Ｏｆ?１Ｈ?Ｗ７－Ａ??■２?丄〇?？Ｐｕｌｓａｔ〇ｆ??？?Ｔ５??１７??？?Ｔ３??１６????０?１?１０?１００??Ｔ，?（〇）?［ｋｅＶ］??圖１．３世界各環(huán)電流器裝置聚變?nèi)朔e與中心離子溫度關(guān)系??１．２．２我國(guó)磁約束聚變的發(fā)展與展望??中國(guó)目前正處于快速發(fā)展的階段，也尤其面臨能源短缺和環(huán)境污染的問(wèn)題。??在過(guò)去的３０年里，中國(guó)經(jīng)濟(jì)一直保持８－９％的年增長(zhǎng)率。以２０５０年中國(guó)經(jīng)濟(jì)適??度發(fā)展為目標(biāo)，未來(lái)３０年能源需求總量將增長(zhǎng)兩倍。同時(shí)，中國(guó)又是一個(gè)自然??資源相對(duì)貧乏的國(guó)家。中國(guó)煤炭產(chǎn)量占世界總量的１１％，水電產(chǎn)量占世界總量??的１３％，而石油和天然氣產(chǎn)量?jī)H占世界總量的２．５％。由此可以看到我國(guó)面臨的??能源問(wèn)題也尤為嚴(yán)重，迫使要調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展清潔能源，提高可再生??能源比重。??上世紀(jì)６０年代初，我國(guó)開(kāi)始核聚變相關(guān)的研宄，從７０年代開(kāi)始主要研宄??環(huán)電流器裝置。在過(guò)去的四十多年里，先后建成并成功運(yùn)行的環(huán)電流器實(shí)驗(yàn)裝??置包括ＣＴ－６、ＫＴ－５、ＨＴ－６Ｂ、ＨＬ－１、ＨＴ－６Ｍ。通過(guò)這些裝置的建設(shè)與運(yùn)行，??培養(yǎng)了一大批聚變科研與技術(shù)人員，并積累了豐富的工程經(jīng)驗(yàn)。目前我國(guó)在運(yùn)??行和改造的環(huán)電流器裝置有三個(gè)，分別為Ｊ－ＴＥＸＴ、ＨＬ－２Ｍ和ＥＡＳＴ裝置［２２１??４

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]可控核聚變科學(xué)技術(shù)前沿問(wèn)題和進(jìn)展[J]. 高翔,萬(wàn)元熙,丁寧,彭先覺(jué).  中國(guó)工程科學(xué). 2018(03)
[2]電力電子電路中變壓器的等效模型分析[J]. 馮偉,王延安,肖登明.  上海電機(jī)學(xué)院學(xué)報(bào). 2009(02)
[3]開(kāi)關(guān)電源高頻變壓器電容效應(yīng)建模與分析[J]. 董紀(jì)清,陳為,盧增藝.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2007(31)
[4]First Engineering Commissioning of EAST Tokamak[J]. 萬(wàn)元熙,李建剛,翁佩德.  Plasma Science and Technology. 2006(03)
[5]脈沖密度調(diào)制串聯(lián)諧振型塑料薄膜表面處理電源的研制[J]. 劉勇,何湘寧,張仲超.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2005(16)
[6]核聚變研究的發(fā)展歷史[J]. 朱士堯.  物理. 1990(02)



本文編號(hào)：3133114