聚变装置高温超导磁体系统电磁仿真方法研究

TK01%TL62; [目的]高温超导磁体系统的应用是未来托卡马克装置的重要技术路线,然而高温超导带材的磁场各向异性以及复杂的导体结构极大地增加了聚变装置高温超导磁体系统电磁设计阶段仿真模拟的复杂度,因此需要针对其电磁仿真以及简化方法开展相应研究.[方法]通过有限元仿真软件COMSOL建立高温超导磁体系统总体电磁仿真模型与各种简化模型,对其相关电磁性能进行了仿真分析与对比.[结果]等离子体区域中心磁场与最大波纹度的计算结果主要受纵场(toroidal field,TF)线圈产生的磁场控制,而TF线圈对中心螺线管(central solenoid,CS)线圈上的磁场分布影响很小.当结合导体的详细...

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Published in发电技术 Vol. 45; no. 6; pp. 1030 - 1038
Main Authors 徐浩睿, 王苏鑫, 李留江, 严植泳, 谭运飞
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心,湖北省 武汉市 430074 31.12.2024
强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学电气与电子工程学院),湖北省武汉市 430074
Subjects
核聚变
电磁分析
高温超导磁体
electromagnetic analysis
model comparison
模型对比
nuclear fusion
high-temperature superconductivity
tokamak magnet system
托卡马克磁体系统
聚变发电
fusion power
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ISSN2096-4528
DOI10.12096/j.2096-4528.pgt.24128

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Summary:TK01%TL62; [目的]高温超导磁体系统的应用是未来托卡马克装置的重要技术路线,然而高温超导带材的磁场各向异性以及复杂的导体结构极大地增加了聚变装置高温超导磁体系统电磁设计阶段仿真模拟的复杂度,因此需要针对其电磁仿真以及简化方法开展相应研究.[方法]通过有限元仿真软件COMSOL建立高温超导磁体系统总体电磁仿真模型与各种简化模型,对其相关电磁性能进行了仿真分析与对比.[结果]等离子体区域中心磁场与最大波纹度的计算结果主要受纵场(toroidal field,TF)线圈产生的磁场控制,而TF线圈对中心螺线管(central solenoid,CS)线圈上的磁场分布影响很小.当结合导体的详细结构并考虑高温超导带材的磁场各向异性时,垂直磁场的计算结果与总体模型相比具有较大差异.[结论]在等离子体区域内的相关电磁参数的计算上可以仅考虑TF线圈,而在分析CS线圈上磁场时可忽略TF线圈.此外,通过结合导体结构的平均电流分布,可以有效降低高温超导带材垂直磁场的仿真计算误差.
ISSN:2096-4528
DOI:10.12096/j.2096-4528.pgt.24128