[发明专利]佳拉洁雅磁阱结构下测量等离子体时间参数的装置及方法

说明书

本发明提供佳拉洁雅磁阱结构下测量等离子体时间参数的装置及方法；包括以下步骤：步骤A10：在等离子体进入磁阱之前，为电探针通电，开始得到4个电探针所对应的模拟电流，并输出实时I‑t特性曲线；步骤A20：计算等离子体未进入磁阱空间时的电探针初始电流I₀；步骤A30：依据实时I‑t特性曲线，计算四个电探针流过电流最大的时间t₁、t₂、t₃、t₄，即为等离子体经由溜槽线圈进入磁阱内部的时间；步骤A40：依据步骤A30得到的电探针流过电流最大的时间t₁、t₂、t₃、t₄，来计算等离子体填充时间T_f；步骤A50：依据步骤A20中计算出的I₀，计算等离子体逃逸时间步骤A60：依据在步骤A40中计算的等离子体填充时间T_f，和在步骤A50中计算的等离子体逃逸时间计算等离子体约束时间T_c。

技术领域

本发明涉及等离子体参数测量领域，具体涉及佳拉洁雅磁阱结构下测量等离子体时间参数的装置及方法，尤其涉及强约束磁场中测量等离子体填充时间和约束时间的装置及方法。

背景技术

目前，化石能源的储量有限；并且，如果使用化石能源，会日益严重地破坏环境。因此，核能是解决能源问题的主要途径之一。相较于核裂变的原料储量少和产生难处理的反射性废料，核聚变的原料储量丰富且对于环境污染轻，因此各国都在大力发展可控热核聚变反应装置。

受控热核聚变的核心问题为利用具有特殊结构的磁场来约束高温下的等离子体，迄今为止，国际上已经提出了多种磁约束方法，如悬浮偶极器(LDX)、反向场箍缩(RFP)、托卡马克、仿星器等。与托卡马克装置、仿星器等磁约束装置相比，作为非托卡马克磁约束的佳拉洁雅型磁约束装置，具有结构简单、体积小、制作成本低、能自动抑制等离子体的互换不稳定性等优点。

磁阱作为佳拉洁雅型磁约束装置的核心部分，将等离子体约束在其产生的磁场空间中，等离子体参数的测量是等离子体磁约束研究的基础，其对于热核聚变反应的理论研究与实践意义重大。而等离子体经溜槽线圈进入磁阱后的填充时间和约束时间是等离子体的重要参数，对于研究整个受控热核聚变过程意义重大。

现有技术中，佳拉洁雅磁阱结构下测量等离子体时间参数的方法如图1所示。如图1所示的现有技术，只是说明了将12个电探针均匀分布于磁阱线圈平面R＝280mm的圆周上可以测得约束时间和填充时间的值，未能优化电探针的数目，未能进一步详细说明测量等离子体进入磁阱后填充时间与约束时间的装置与方法，也并没有给出具体的测量方式与相关原理。

因此，如何设计一种在多极磁阱装置中测量等离子体进入磁阱后的填充时间和约束时间的装置与方法，使得测量可靠、实时、准确，并且使得测量时电探针数量减少，优化测量系统，同时保证测量的准确性，减少电探针对于磁阱内部等离子体填充的影响，成为各方所努力研究的课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种佳拉洁雅磁阱结构下测量等离子体时间参数的装置及方法。相比于使用现有技术，该装置和方法具有测量可靠、实时、准确，电探针数量减少，优化测量系统，同时保证测量的准确性，减少电探针对于磁阱内部等离子体填充的影响的优点。

为了达到上述目的，本发明提供了一种佳拉洁雅磁阱结构下测量等离子体时间参数的装置，整个磁阱空间中的等离子体被约束于内盲鳗线圈与外盲鳗线圈之间的环形区域，其中，内盲鳗线圈直径为40cm，外盲鳗线圈直径为70cm；其中，该装置包括依次连接的电探针及信号采集电路(1)、信号调理电路(2)、数据采集系统(3)和PC机(4)；其中，