HT-7Tokamak2007年春实验总结幻灯片.ppt

HT-7Tokamak2007年春实验总结,装置运行 2007-06-26,与装置运行相关的课题组,装置技术(课题): (1)真空技术 (2)技术诊断和超导保护 (3)等离子体与壁表面相互作用(PSI) 低温系统 极向场电源系统 总控与数据采集 等离子体实验测量(诊断) 低混杂波电流驱动(LHCD) 离子回旋波加热(ICRF,IBW) 技术支撑(技术中心:水、电保障),本轮实验真空运行可分为三个阶段： 3 月6 日至4 月1 日，托卡马克实验准备阶段 4 月1 日至6 月5日，托卡马克实验运行阶段 4 月1 日至4 月22日，装置壁处理、降温、各系统准备 4 月22 日至6 月5日，等离子体实验运行阶段 6 月5日后, 装置系统检测阶段(目前仍在进行中)真空运行准备阶段：,3 月6 日启动，完成了内部改造和抽真空相关工作 4 月1 日封装置法兰开始抽气，投入真空排班运行在等离子体放电前的壁处理： 17 天长时间的内衬烘烤 45小时的感应烘烤和47小时的He-GDC放电清洗,内真空极限真空进入了10-6Pa 量级（经标定后的规管测得） 外真空达到了好的10-4Pa 量级4月10日开始降温。

4月22日开始等离子体放电调试（放电号：90121） 6月5日结束等离子体放电调试（放电号：96467）真空课题组,实验准备工作：完成内部改造和抽真空相关工作： 安装新的IBW 天线； 更换烧毁的热电偶、更换烧毁的石墨瓦、布设第一镜； 协助完成了T.S.、活动限制器、CO2 散射、光谱、核测量等窗口的调整； 泵组及辅助系统的维护（包括泵、阀、供电）； 装置运行辅助系统的维护（如：烘烤，等）在等离子体放电前完成检漏和初步壁处理，为等离子体放电准备了必要的条件在等离子体实验运行前期（4.22~5.13）的壁处理： 根据需要改变烘烤温度和进行必要的壁处理（一般在夜间进行3~5小时He-GDC，总计55 小时He-GDC）硼化（壁处理） 在本轮装置运行中共进行了7 次硼化实验，观察到硼化抑制了源于内真空室器壁的低Z 杂质，例如，表现为残余气体中水汽的变化（水分压由硼化前的57.9%降到24%以下同时通过硼化减少等离子体与金属壁的直接相互作用，改善等离子体放电期间的真空状况和壁条件硼化,另外，还进行了ECR-DC清洗、在弱磁场下He-GDC 清洗的可能性、氧化实验等壁处理实验真空课题组,真空课题组,等离子体实验结束后的装置与系统测试阶段,真空巡检系统完善； 低温泵性能摸索； 分子泵抽速测量，各泵极限测量； 充气阀门性能测量； 外真空检漏以及内真空GDC。

真空课题组,真空课题组,本轮实验较为圆满地完成了运行任务,规范化接入、拆离装置的操作，最大程度地减小了对等离子体实验的影响内真空极限真空进入了10-6Pa 量级（经标定后的规管测得），为等离子体放电提供了好的真空条件 规范了低温泵的状态监测和再生原则 更换、补充泵组，提高了外真空的应急能力外真空排除了高场区的外漏，达到了好的10-4Pa 量级 将两个规管标定到10-6Pa 量级，以此为基准，对装置上所有电离规进行了比对，建立了更完善的压强分布测量系统，为运行提供了较为可靠的测量标准为更好地监测内、外真空运行，发现、排除问题，补充了手段 建立了HT-7 真空系统监测系统，提高了装置监测能力 编写了新的HT-7 真空运行手册 重新整理了加热带烘烤、低温泵供电等线路，提高了装置运行安全性真空课题组,真空课题组,开展的相关实验研究： HT-7 主充气系统特征参数测量，加深了对现有系统的理解；在此基础上，对HT-7 的密度反馈模式进行了探索性研究，并提出建议； 定量比较了Laval 喷嘴和常规充气的加料效率，得到初步结果，为未来加料系统的改进积累数据； 规范化了硼化操作，尝试通过调整充气压强、气体比例、硼罐温升、抽气阀门开度，改善硼化过程中（尤其是后期）波耦合，为将来更好地开展射频硼化积累了数据； 围绕硼化，开展了样品和膜厚研究，为深入理解硼化，以及未来的系统优化积累了数据； 开展了ECR 清洗技术尝试，初步观察到明显清洗效果； 补充充气系统，为杂质注入提供条件。

真空课题组,真空课题组,真空运行中的异常状态：,4 月11 日，外漏，36 帕，罗南昌、王义云是主要的组织实施人，他们连续工作于4月19日彻底排除 6 月3 日，失超真空运行组给出预判 6 月4 日，外真空突然上升到1 帕水平，外真空压强分布测量显示电流引线段是源，具体原因尚不明 内真空主要有： 4 月22 日，#2 分子泵掉电，真空室返油，油分压达30%1 小时D2 GDC 后，降到3%以下未影响放电 5 月22 日，硼化后拆除膜厚仪时，由于设计问题，导致外漏达千帕和当班Operator 讨论后，通过GDC、烘烤，24 小时恢复正常放电真空课题组,真空课题组,存在的问题,外真空密封材料老化，随时会发生新的外漏； 外真空内漏需要再次评估； 外真空运行中的真空特性需要和低温配合，继续摸索 内外真空已发生泄漏判断漏率约9Pa⋅m3/s； 内真空部分阀门，如气动探针、磁力传输杆的阀门均有10-5Pa⋅m3/s 的漏； 内真空内部原件烘烤温度限制在180 度，限制了烘烤壁处理的能力； 内真空检漏发现的波纹管、水管、诊断法兰泄漏，涂胶排除后的处理真空课题组,真空课题组,改进计划,外真空电流引线段监测； 差分系统； 壁处理充气； 硼化加热（流量控制）; #6 分子泵机组极限真空测量； 低杂波分子泵组极限真空测量。

需要修理的设备、仪器,两个150 插板阀； 差分系统气动插板阀； #3 机组； #6 机组旋片泵； 低温泵阀门； #5 机组真空课题组,真空课题组,装置安全组,HT-7装置上包括技术诊断，纵场电源供电和纵场线圈超导保护工作主要负责如下任务： 1：低温磁体温度，内外氮屏温度测量； 2：24饼超导线圈温度拐点测量； 3：装置磁体短路状况测量； 4：部分真空室温度测量； 5：纵场线圈电源供电，自动励磁 6：纵场线圈失超保护及失超诊断工作本轮实验调试及运行状况：,在两个多月的运行时间里技术诊断系统，纵场供电系统和超导保护各个分系统运行正常，确保了装置的顺利运行1：技术诊断和纵场供电和超导保护系统实验前准备和调试工作，包括109道温度采集系统测试，电源系统试运行，电机空载调试及超导保护模块测试 2：电源系统老化部分的更新及电机维护，清洗和电刷更换 3：本轮试验要求提供电流正向励磁，通过软件升级，完成实验中正向励磁要求，自动励磁系统工作稳定可靠，多次配合完成纵场扫描，电流稳定度达到0.5％ 4：本轮实验超导保护系统发生两次失超一次低温系统出现故障，在快退磁过程中；另一次在外真空出现变坏后，超导保护系统都对电流做出保护切断，确保了装置安全。

完成的工作内容：,装置安全组,1：测真空室温度电脑已老化且硬盘存储空间过小. 计划改成用测温表头直接进行温度显示. 2：低温采集系统主机老化，长时间运行易造成主机温度过高. 需要更新主机. 3：失超保护诊断采集系统存在硬件老化，采集程序运行不稳定，使本轮发生失超后数据保存不正常，不能对失超线圈个数及先后进行准确判断在实验暂停间隙已对失超保护诊断采集系统的硬件及软件全面更新现在可以对各个线圈信号进行实时显示和正确的数据保存) 4: 本轮实验中出现两次外真空突然变坏的状况，一次没有快退磁大概5分钟后出现纵场失超，造成低温系统气体泄漏建议增加(快速?)退磁联锁保护. 同时采用语音及报警提示总控值班人员，纵场已自动退磁实验中出现问题及改进(计划 )：,装置安全组,内部结构限制器涂层石墨瓦块的加工和更换 2006年春季实验结束之后，于8月初打开内真空室对限制器石墨瓦进行观察和分析，并根据其烧蚀损坏和沉积等情况决定加工更换共56块石墨瓦 由于当时所剩石墨原材料不足以对所有损坏的瓦块进行重新加工，只能将部分棱边被腐蚀的瓦块进行打磨和重新涂层后继续使用另外南段的小瓦靠近热点附近的两块略作改动，将瓦块加长，以更好地保护后面的不锈钢板。

以石墨原料加工的瓦块（含小瓦）共58块，加上部分打磨、清洗后的瓦以及以前加工的限制器瓦块约30块，总共约80块送山西煤化所进行重新涂层涂层分析检验合格后，重新全部装上PSI课题组,W/Cu活动限制器实验 开展主动水冷W/Cu限制器在HT-7等离子体辐照下的高热负荷及W杂质行为研究 以红外热像仪监测表面、多根热偶监测基体，评估沉积到此主限制器上的热流分布及其对部件材料和结构完好性的影响 本次实验首次安装并使用光谱仪监测铜基钨瓦活动限制器表面杂质的产生过程 （1）热负荷分布与插入深度和各种等离子体参数的关系； （2）托卡马克等离子体轰击对W涂层Cu基体部件的影响； （3）检验各种诊断对W杂质分析的适用性； （4）展开在等离子体辐照下W杂质的产生和传输行为的研究工作PSI课题组,限制器热负荷研究 利用红外热像仪结合热电偶温度对长脉冲运行下第一壁的温度分布进行直接测量和开展热负荷特性的研究RF硼化下材料样品实验――涂层石墨材料，不锈钢材料，钼材料 研究RF硼化在不同的基体材料（SiC、C、Mo、SS）上的成膜特性以及不同基体材料上的硼膜腐蚀和再沉积特性，为EAST将来运行在全涂层石墨壁和钼限制器第一壁材料积累研究经验。

存在问题及未来改进方案建议 1． RF壁处理 RF清洗：RF等离子体特性对清除效率影响，参数的优化，实时再循环控制！ RF硼化：工艺过程的优化，参数选择，均匀性！ 2． 内部结构的改造 HFS环向限制器：不连续不锈钢热沉—》连续的铜热沉 ――上下环向限制器：局部热沉变形—》修复或更换及端头结构 ――极向限制器：可移动的，增加SOL区衰减长度适应高功率辅助加热,低温运行,4月10日至6月6日，低温共运行58天，为整个HT-7实验提供了可靠的保障，同时也在运行中培养了一大批新人中间因HT-7外杜瓦漏停机了一次，因膨胀机及低温系统制冷机堵造成了中断放电几天总得来说，我们圆满完成了这次运行任务 1． 压缩机系统安全可靠稳定地运行； 2． 净化系统为输出高纯度氦气提供了良好的保证； 3． 冷却水系统安全稳定运行； 4． 系统出现故障时，相关人员能及时发现问题并解决问题； 5． 新来的同志在老同志的带领下，能迅速掌握相关操作，比如纯化器处理、液氮传输、膨胀机维修等存在和出现的问题： 1．系统老化，特别是膨胀机部件，出现进、排气阀门密封不严、轴承磨损及档位销磨损脱落等现象； 2．新进人员较多，操作规程需要进一步完善，原因是系统经历了许多改进； 3．遇紧急事件，新进人员的应变能力有待进一步提高； 4．系统漏气无法避免，估计一天25方左右，主要原因是系统本身老化、各部件磨损厉害等。

其中有两次气柜冒顶，一次是20(18)阀关不死，另一次是失超引起的本次运行，共丢失氦气1775方液氮消耗，513.88 吨低温运行,下一步要解决的问题： 1．分析运行过程中出现的相关问题并加以解决，比如纯化器阻力大的原因、系统出现堵的原因； 2．对所有4台膨胀机做更仔细的维护及保养工作，并加工相关备件； 3．一些阀门的相关功能已不能正常工作，需进一步恢复； 4．对真空系统进行维护； 5．改善制冷机的相关测量； 6．进一步修改并完善操作规程和更新流程图； 7．加强人员培训，特别是处理紧急事件的能力培训；,极向场电源系统,极向场电源控制系统改进和优化 1：依据装置实验运行状况的分析，HT-7实验极向场电源系统对一般性故障在控制系统安全保护处理后重新复位到实验运行的初始状态（如HT-7实验极向场电源系统过流保护），等待下一次放电运行 2：在分析了电容器的充、放电过程后，将充电机的最高充电电压调整设置在约为3300V（原设置在约为6000--7000V），最低可设置约为2700V装置实验一般极少超过2000V的电容器充电电压，这样即使在完全失控状态对HT-7装。