EAST位形反演及EFIT程序

1、EASTEAST位形反演及位形反演及EFITEFIT程序程序 ASIPP二二六六 年年 八八 月月黄黄 勤勤 超超位形相关的问题位形相关的问题 ASIPPu非圆截面等离子体位形怎么描述？非圆截面等离子体位形怎么描述？u等离子体放电位形怎么识别的？等离子体放电位形怎么识别的？u等离子体边界如何确定？等离子体边界如何确定？uEFIT程序是怎样进行等离子体放电位形反演的？程序是怎样进行等离子体放电位形反演的？u极向场线圈电流的调节对等离子体位形变化的影响极向场线圈电流的调节对等离子体位形变化的影响? ASIPP等离子体位形的重要特征等离子体位形的重要特征u是否存在是否存在X点以及它的数量和位置点以及

2、它的数量和位置u最后一个闭合磁通面和限制器之间的距离最后一个闭合磁通面和限制器之间的距离u拉长比拉长比u三角形变三角形变u大半径大半径u小半径小半径u偏滤器靶板上的撞击点偏滤器靶板上的撞击点非圆截面等离子体位形的描述非圆截面等离子体位形的描述 ASIPP2maxminrrrout2maxminrroutzzz2minmaxrraazzeoutumaxazzeoutdminarrzoutumaxarrzoutdmin小半径小半径a中心坐标（中心坐标（rout,zout）拉长比拉长比e三角形变三角形变 几个中心坐标的区别几个中心坐标的区别 ASIPP纵场值为纵场值为3.5T的位置：的位置：R0=1

3、.7m等离子体位形中心坐标位置：等离子体位形中心坐标位置：Rout,Zout等离子体电流中心坐标位置：等离子体电流中心坐标位置：Rcurr,Zcurr等离子体磁轴坐标位置：等离子体磁轴坐标位置：Rmaxis,ZmaxisEAST放电中几种可能的典型等离子体位形放电中几种可能的典型等离子体位形 ASIPPu限制器位形限制器位形u下单零位形下单零位形u双零位形双零位形u近双零位形近双零位形限制器位形限制器位形 ASIPP下单零位形下单零位形 ASIPP双零位形双零位形 ASIPP近双零位形近双零位形 ASIPPEFIT算法背景及物理模型算法背景及物理模型 ASIPPEAST等离子体平衡位形计算的程

4、序代码采用等离子体平衡位形计算的程序代码采用的是经过移植和改造的的是经过移植和改造的EFIT（原美国（原美国GA公司开公司开发的平衡计算代码发的平衡计算代码EFIT）。）。基于轴对称条件下的等离子体平衡方程基于轴对称条件下的等离子体平衡方程Grad-Shafranov平衡方程平衡方程EAST装置互感系数的计算装置互感系数的计算 ASIPP源点源点场点场点互感系数名称互感系数名称极向场线极向场线圈圈真空室区域真空室区域gridfc(nwnh,nfcoil)磁通探圈磁通探圈rsilfc(nsilop,nfcoil)磁探针磁探针rmp2fc(magpr2,nfcoil)源点源点场点场点互感系数名称互

5、感系数名称等离子体等离子体真空室区域真空室区域gridpc(nwnh,nw)磁通探圈磁通探圈rsilpc(nsilop,nwnh)磁探针磁探针rmp2pc(magpr2,nwnh)极向场线圈为源点的互感系数计算极向场线圈为源点的互感系数计算 等离子体为源点的互感系数计算等离子体为源点的互感系数计算 如何根据电磁测量值来反演等离子体位形如何根据电磁测量值来反演等离子体位形 ASIPPiicimmmIXXGdJXXGX ),()(),()(已知：磁通探圈和磁探针测量得已知：磁通探圈和磁探针测量得到的磁通和磁场值和极向场线圈到的磁通和磁场值和极向场线圈电流值以及互感系数。电流值以及互感系数。待求量：

6、等离子体电流分布待求量：等离子体电流分布cp根据等离子体电流分布，计算根据等离子体电流分布，计算得到包含真空室区域的任意位置得到包含真空室区域的任意位置处的极向磁通值处的极向磁通值最后，进行等离子体位形识别最后，进行等离子体位形识别寻找等离子体边界寻找等离子体边界的过程演示的过程演示 ASIPP 等离子体边等离子体边界就是等离子体界就是等离子体截面中最后一层截面中最后一层与限制器不相交与限制器不相交的闭合等磁通面。的闭合等磁通面。 ASIPP等离子体边界分离线、等离子体边界分离线、X点和磁轴的确定点和磁轴的确定 在计算网格区域中找出所有在计算网格区域中找出所有 的点，去掉等离的点，去掉等离子体

7、边界点后的剩余点就构成了等离子体边界分离线。子体边界点后的剩余点就构成了等离子体边界分离线。 b 等离子体边界上是否存在等离子体边界上是否存在X X点点( ( 的点的点) )，是判断，是判断限制器位形和偏滤器位形的重要依据。限制器位形和偏滤器位形的重要依据。 0pB22)()(1ZRRBp222222)(ZRZRRZZZRRe222ZRRZRZe222eppRRReppZZZ同样在计算网格区域中找出极向磁通值最大的点即磁轴。同样在计算网格区域中找出极向磁通值最大的点即磁轴。极向场线圈电流对等离子体成形的影响极向场线圈电流对等离子体成形的影响(1) ASIPP因为位于中心螺管的PF1、PF3和P

8、F5线圈主要起加热场的作用，在一般情况下很少对其进行调节。一般来说，PF7和PF9线圈的电流与等离子体电流同向，增加它的值可以使等离子体拉长；PF11与PF13线圈的电流与等离子体电流反向，增加PF11线圈的电流可以使三角形变增大。而增大PF13线圈的电流可以使等离子体柱向中心螺管方向移动。当然，平衡位形的最终形成是等离子体与所有极向场线圈电流共同作用的结果。也就是说，单一改变某组极向场线圈中的电流对等离子体平衡位形产生上述主要影响的同时，也会产生其它的连带作用。通过大量的平衡计算验证了这一观点。极向场线圈电流对等离子体成形的影响极向场线圈电流对等离子体成形的影响(2) ASIPPPF7和PF

9、9线圈电流的改变对拉长比影响较大，同时我们在调节其电流时还发现该组线圈电流的增加也会使等离子体的内侧位置外移。增加PF11线圈的电流可以加大三角形变，同时由于PF11线圈电流对外侧区域磁场的影响比对内侧区域磁场影响强，导致磁面外侧向中心压缩，从而减小等离子体的小半径。由于PF13线圈的垂直场作用较为明显，因此，增加PF13线圈电流可以使等离子体向内侧移动，同时，由于挤压作用相应地拉长比也会增加。因而要想获得理想的偏滤器平衡位形对极向场线圈电流的调节极为关键。EAST位形演化过程演示位形演化过程演示 ASIPPEFIT平衡位形计算流程图平衡位形计算流程图 ASIPP是是否否开始开始计算等离子体网计算等离子体网格点电流格点电流计算极向场线圈计算极向场线圈电流电流求解平衡方程，计算网格求解平衡方程，计算网格区域的极向磁通值区域的极向磁通值计算确定等离子体边界和计算确定等离子体边界和磁轴位置及磁通值磁轴位置及磁通值判断迭