[發明專利]湍流與帶狀流極向和環向模數徑向傳播探針系統

有效

• 申請號: 200910136342.5
• 申請日: 2009-05-11
• 公開（公告）號: CN101887072A
• 公開（公告）日: 2010-11-17
• 發明（設計）人: 洪文玉;嚴龍文
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G01R1/06
• 分類號: G01R1/06;G01R1/073
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅

技術領域

本發明涉及一種觀察電場、電位和密度擾動的探針系統，具體涉及一種湍流與帶狀流極向和環向模數徑向傳播探針系統。

背景技術

等離子體微湍流能引起粒子和能量的反常輸運。根據托馬克等離子體的約束性能可知，邊緣等離子體的性質對整體等離子體的約束性能起至關重要的作用，而邊緣區域的粒子和能量輸運過程主要是由靜電漲落引起的。因此，理解邊緣靜電漲落的性質和物理機制對改善等離子體整個約束性能有著重要的意義。等離子體宏觀參數如電位、電場和密度擾動的低頻和測地聲模帶狀流、準相關模和高頻湍流的極向和環向模數對稱性和徑向傳播等在邊緣物理研究中是極其重要的參數，其測量、相關譜分析、邊緣等離子體靜電漲落、反常輸運的特性，對研究從刮離層到磁分界面之間以及磁分界面以內等離子體的各種信息和輸運機制具有非常重要的意義。

反常輸運問題一直是聚變研究中的焦點，它通過與背景湍流的非線性相互作用對湍流輸運進行調節，改善約束狀況。另外，大量的實驗結果表明：約束的改進與旋轉速度的增加和邊緣漲落的下降密切相關。已經采用多種形式的靜電探針組來測量邊緣等離子體參數及其徑向分布，研究邊緣湍流輸運特性。但是，它的使用壽命受到高熱負荷的限制，而且測量的準確性和精度也不是很好。

發明內容

本發明的目的：開展長程極向和環向相關的測量和研究，獲得電位、電場和密度擾動的低頻和測地聲模帶狀流、準相關模和高頻湍流的極向和環向模數對稱性和徑向傳播以及它們的三維空間結構。

實施本發明的方案：一種湍流與帶狀流極向和環向模數徑向傳播探針系統包括十針耙子型、六針三臺階式和十二針梳狀型三套探針組件。十針耙子型的探針組件的十個探針等間距地鑲嵌在一個長方體陶瓷絕緣塊內，該絕緣塊由一個長方體的固定卡件套好卡緊，固定卡件的外部用一個保護套套住卡緊，保護套的頂部開有比探針直徑稍大的十個孔，探針的上部伸出保護套，探針的下部與絕緣塊的下端面平齊，并且連著電纜引線。固定卡件的下部通過固定板與圓筒形的固定連接件的頂部連接，電纜引線穿過固定板，并與活動插頭連接。十二針梳狀型探針組件的十二個探針由上至下均勻地固定在一個圓柱形的絕緣塊上，在其外部套一個圓筒形的外罩，探針的一端伸出外罩，另一端連接著電纜引線，外罩的下部通過一個圓筒固定在固定板上，固定板固定在固定連接件的頂部。另一固定板連接著六針三臺階式探針組件，該探針組件的頂部為呈三臺階式的圓臺形在每個臺階上分布著六個探針，探針的下部鑲嵌在絕緣塊內，并且與引線銅管連接，引線銅管的另一端連接著電纜引線，在絕緣塊外部套著一個外罩，探針組件的下部固定在固定板上，電纜引線穿過固定連接件，并在其內部與活動插頭連接。

上述的探針均采用熱解石墨材料。

上述的外罩和保護套均采用全屏蔽式熱解石墨材料。

上述的十針耙子型、六針三臺階式和十二針梳狀型三套探針組件外部光滑，且電纜引線的底部均連接著活動插頭，為插件式組件，可隨時更換探針系統。

本發明的有益效果：1、使用本裝置獲得了電位、電場和密度擾動的低頻和測地聲模帶狀流、準相關模和高頻湍流的極向和環向模數對稱性和徑向傳播以及它們的三維空間結構；2、探針組件采用熱解石墨材料和全屏蔽式的熱解石墨保護套結構，因熱解石墨材料純度高、濺射小、使用壽命長，對等離子體的污染小，測量的等離子體邊緣參數分布數據準確可靠，具體的試驗數據：低頻和測地聲模帶狀流的極向/環向模數分別為m≈0/n≈0，且具有有限的徑向波數；徑向傳播的徑向相速度為υ_r-pha≈0.33km/s；帶狀流的幅度隨電子回旋加熱注入功率的增加而增加，且測地聲模帶狀流的頻率也隨之增加；降低安全因子，低頻帶狀流的幅度增加，測地聲模的幅度減少。

附圖說明

圖1本探針系統的結構示意圖；

圖2十針耙子型探針組件結構圖；

圖3六針三臺階式和十二針梳狀型探針組件結構圖；

圖4十針耙子型，六針三臺階式和十二針梳狀型探針組件在HL-2A中的方位圖。

圖中：1-探針；2-絕緣塊；3-保護套；4-固定卡件；5-電纜引線；6-活動插頭；7-固定板；8-固定連接件；9-外罩；10-頂緊螺釘；11-固定卡件；12-電纜引線；13-活動插頭；14-探針；15-引線銅管；16-頂塊；17-固定板；18-電纜引線；19-固定連接件；20-活動插頭；21-探針；22-頂塊；23-活動插頭；24-絕緣塊；25-電纜引線；26-外罩；27-圓筒；28-固定板；29-絕緣塊。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的一種湍流與帶狀流極向和環向模數徑向傳播探針系統。