[发明专利]一种多极磁阱等离子体磁约束装置的时序控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子体磁约束领域，具体为一种多极磁阱等离子体磁约束装置的时序控制方法，给出了多极磁阱磁约束装置各个子系统之间的时序控制模型，从而保证了多极磁阱等离子体磁约束装置中等离子体的产生、输运和等离子体磁约束等一系列工作的正常运行。

背景技术

随着能源问题的日益突出，开发安全可靠、高效清洁的新能源迫在眉睫。受控核聚变作为一种理想的清洁能源，在燃料储量和安全性方面有着巨大的优势。目前，受控核聚变主要有两个研究方向：惯性约束和磁约束。其中磁约束核聚变是研究热点，其代表性的磁约束装置有托卡马克和仿星器。

多极磁阱磁约束装置作为一种非托卡马克型受控热核聚变等离子体磁约束的初极研究装置，与托卡马克、仿星器等磁约束装置相比，具有结构简单、体积小、可控性好、能自动抑制等离子体的互换不稳定性等优点。它由等离子体枪系统、全等离子体通道系统和多极磁阱系统组成。多极磁阱磁约束装置位于等离子体内部，它是利用最小B原理实现对等离子体的约束。

目前，大多数磁约束装置的控制都是以脉冲方式进行的，为了成功的进行等离子体磁约束，所有参与实验的子系统和设备必须同步运行。这就意味着需要一个精确的时序控制系统，一个可靠的时序控制系统应该是根据磁约束装置中的各个子系统的工作启动时刻和工作时间来确定的。而磁约束装置中现有的时序控制系统并没有详细分析各个子系统的时序控制算法，只是通过多次实验确定各子系统的时序参数，各个子系统之间的时序信号匹配性差、可靠性低。

在这种背景下，我们提出了一种多极磁阱等离子体磁约束装置的时序控制方法，给出了多极磁阱磁约束装置的各个子系统之间的时序控制模型，从而保证多极磁阱等离子体磁约束装中等离子体的产生、输运和等离子体磁约束等一系列工作过程的正常运行，保证了多极磁阱等离子体磁约束装置的实时性和可靠性。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种多极磁阱等离子体磁约束装置的时序控制方法。该方法能保证多极磁阱等离子体磁约束装置中等离子体的产生、输运和等离子体磁约束等一系列工作过程的正常运行，提高多极磁阱等离子体磁约束装置的实时性和可靠性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种多极磁阱等离子体磁约束装置的时序控制方法的步骤包括：

步骤1：等离子体枪系统的时序控制。等离子体是由脉冲供气电磁阀和气体电离电极组成。设等离子体枪的工作起始时刻为t_pg0，脉冲供气电磁阀的工作时间为T_pg1，工作起始时刻为t_pg1，气体电离电极的工作时间为T_pg2，工作起始时刻为t_pg1。

步骤2：全等离子体通道系统时序控制。全等离子体通道包括公共等离子体通道系统、快等离子体通道系统、截断器系统和溜槽线圈系统。全等离子体通道工作的时间记为T_pc，全等离子体通道工作的时间T_pc包含四部分：一是等离子枪和全等离子体通道工作的起始时刻差Δt₁；二是等离子体通过全等离子体通道的时间T_pt，其起始时刻记为t_pc0；三是溜槽线圈系统的工作时间T_pl，其启动时刻记为t_pl0。四是截断器系统的工作时间T_pi，其启动时刻记为t_pi0。

步骤3：多极磁阱系统时序控制。多极磁阱系统由盲鳗线圈、补偿线圈和螺线管线圈组成，各个线圈相互串联，由一个脉冲电源系统供电产生磁阱磁场位形。磁阱工作的起始时刻记为t_mt0，磁阱工作的时间记为T_mt，磁阱工作的时间T_mt包含三部分：一是磁阱和全等离子体通道工作的起始时刻差Δt₂；二是等离子体注入的时间T_pi；三是等离子体的约束时间T_mc。

与现有的技术相比，本发明计算多极磁阱等离子体磁约束装置中各个子系统的工作启动时刻和工作时间结果精度高，保证了多极磁阱等离子体磁约束装置中各个子系统之间的同步性，提高了多极磁阱等离子体磁约束装置的实时性和可靠性。

附图说明

图1是本发明所述的多极磁阱磁约束装置结构示意图

图2是本发明所述的一种多极磁阱磁约束装置的时序控制算法流程图

具体实施方式