[发明专利]计算佳拉洁雅磁阱中等离子体分界面压强的系统和方法

摘要

本发明提供一种计算佳拉洁雅磁阱中等离子体分界面压强的系统和方法。该系统和方法根据发明人建立的佳拉洁雅磁阱中等离子体的总抗磁电流与等离子体分界面压强的数学模型，利用计算获得的佳拉洁雅磁阱磁场的磁感应强度和测量获得的等离子体抗磁电流等参数，就可以依据相应的数学模型计算出佳拉洁雅磁阱中等离子体分界面处的压强。相比于使用现有技术中的郎缪尔探针和微波干涉仪，该系统和方法具有结构灵活、动态响应好的优点。本发明只需要通过测量佳拉洁雅磁阱的总抗磁电流，充分考虑在约束线圈周围区域等离子体的接触损失对等离子体总抗磁电流的影响，就可实现对佳拉洁雅磁阱等离子体分界面处压强的精确计算。

主权项

1.一种计算佳拉洁雅磁阱中等离子体分界面压强的系统，该系统包括：依次相连的抗磁电流测量模块(10)、抗磁电流分布参数模块(20)、磁场系数计算模块(30)和分界面压强计算模块(40)；佳拉洁雅磁阱的等离子体抗磁电流划分为四个分布区域，分别为S1、S2、S3和S4，其中，分布区域S2和S3具有对称性；分布区域S1、S2、S3和S4的抗磁电流分别为I_D1、I_D2、I_D3和I_D4，其中I_D1与I_D2、I_D3和I_D4的方向相反；同时，佳拉洁雅磁阱有三个约束线圈，其周围区域划分为S_b2、S_b3、S_b4，其对应的抗磁电流分别为I_Db2、I_Db3、I_Db4，其中，S_b2、S_b3具有对称性；因此，在佳拉洁雅磁阱中等离子体的总抗磁电流I_D＝I_D1‑(I_D2‑I_Db2)‑(I_D3‑I_Db3)‑(I_D4‑I_Db4)；其特征在于，抗磁电流测量模块(10)，包括电流传感器和数字积分器；电流传感器测量在佳拉洁雅磁阱的等离子体各分布区域S₁、S₂、S₄和各约束线圈周围区域S_b2、S_b3、S_b4的等离子体抗磁电流产生的感应电压信号；然后对电流传感器测量到的各感应电压信号进行采样和滤波处理，再经过数字积分器进行数字积分后，就分别计算出了在各分布区域S₁、S₂、S₄中的抗磁电流I_D1、I_D2、I_D4和在各约束线圈周围区域S_b2、S_b3、S_b4中的抗磁电流I_Db2、I_Db3和I_Db4，并发送给抗磁电流分布参数模块(20)；抗磁电流分布参数模块(20)，接收来自于抗磁电流测量模块(10)的各分布区域的抗磁电流I_D1、I_D2、I_D4和各约束线圈周围区域的抗磁电流I_Db2、I_Db3和I_Db4，根据公式1，经过加减法计算，计算出在佳拉洁雅磁阱中等离子体的总抗磁电流I_D，并发送给分界面压强计算模块(40)；其中，公式1是总抗磁电流表达式；I_D＝I_D1‑2I_D2‑I_D4+2I_Db2+I_Db4   (公式1)；磁场系数计算模块(30)，通过对在等离子体分布区域S1、S2、S4中所包含的每个磁面上的磁感应强度B(l)的倒数与磁面周长的乘积进行积分求和，根据公式3，来分别计算出在等离子体分布区域S1、S2、S4中的磁场系数数值K₁、K₂和K₄，并发送给分界面压强计算模块(40)；其中，公式3是磁场系数表达式；其中，n是分布区域S₁中所包含的闭合磁面数量；m是分布区域S₂中所包含的闭合磁面数量；k是分布区域S₄中所包含的闭合磁面数量；i是不小于零的整数；B(l)是各磁面上的磁感应强度；dl是两个相邻的磁面L_i和L_i+1的位形截面上的微元；分界面压强计算模块(40)用于：根据总抗磁电流与分界面压强的数学模型，代入根据抗磁电流分布参数模块(20)得到的佳拉洁雅磁阱总抗磁电流I_D，以及，磁场系数计算模块(30)得到的在等离子体分布区域S1、S2、S4中的磁场系数数值K₁、K₂和K₄，来计算佳拉洁雅磁阱的等离子体分界面压强P₀，其中，公式5是佳拉洁雅磁阱总抗磁电流与分界面压强的数学模型；