Способ стабилизации плазмы

Способ стабилизации плазмы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОЬГКтКНИЯ """""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеют Севетснни

Сецнапнстнчеснни

Респубпнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 270476 (21) 2354542/18-25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 0502.7% 61оллетень № 5

Дата опубликования описания 05.0279 (51) М. Кл.

Н 05 Н 1/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 533.9 (088. 8) (72) Авторы изобретения л.н. Фицнер, ю, В .митришкин и В.A . .чуянов (71) Заявители

Ордена Ленина институт проблем управления и Институт атомной энергии им.И.В.Курчатова (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАЗМЫ

Изобретение относится к области автоматического управления процессами в термоядерных установках и может быть использовано при подавлении различных плазменных неустойчивостей, 5 в частности, при подавлении желобковой неустойчивости плазмы в термоядерных ловушках с магнитными пробками.

Известны способы подавления плаз- 10 менных неустойчивостей внешней обратной связью с постоянными параметрами. Например, в термоядерных ловушках с магнитными пробками для подавления желобковой неустойчивости, воз- 15 никающей вследствие разделения зарядов на поверхности плазмы при ази:мутальном дрейфе ионов и электронов в неоднородном магнитном поле, применяются электростатические системы обратной связи $1) .

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что в пространстве параметров системы обратной связи существуют области, в которых плотность плазмы может достигать мак-. симальных значений. Поскольку параметры плазмы нестационарны и изменяются заранее неизвестным образом, то известные способы подавления плазменных неустойчивостей посредством .систем обратной связи с постоянными параметрами не могут обеспечить слежение за этими областями в процессе накопления плазмы и, как следствие, не могут обеспечить максимально возможный запас устойчивости.

Известен способ стабилизации плазмы, при котором регистрируют приращение плотности плазмы и воздействуют на плазму системой внешней обратной связи, параметры которой изменяют путем воздействия многоканальным автоматическим оптимизатором (2j, Однако этот способ применим только в случае относительно медленного процесса расхождения неустойчивых колебаний плазмы, когда инкремент составляет несколько процентов от частоты (как, например, при стабилизации ионно-циклотронной неустойчивости).

Причем для формирования показателя устойчивости плазмы в известном способе необходимо определение инкремента (или декремента) расходящихся (или сходящихся) колебаний, Если колебания расходятся достаточно быстро, когда инкремент их сравним с частотой (как, например, при желобковой неустойчивости), то формирование показателя

646474 ф устойчивости согласно известному способу не представляется возможным, так как колебания расходятся за время; сравнимое с временем определения инкремента.

Кроме того, в силу организации поисковых воздействий автоматичЕс5 кого оптимизатора по известному способу на основе реакции декремепта высокочастотных колебаний плазмы,. необходимо управление параметрами системы обратной связи также вести на достаточно высокой частоте. Это создает принципиальные трудности при аппаратурной реализации известного способа.

Цель предлагаемого изобретения — )5 автоматический поиск и поддержание параметров системы обратной связи °

Для этог@ направление изменения параметров системы обратной связи формируют в зависимости от знака 20 получаемых приращений плотности плазмы в процессе ее накопления. В режиме ограничения плотности без сбросов параметры системы обратной связи изменяют с частотой внешнего воздей- 25 ствия оптимизатора.

На фиг. 1 изображена блок-схема объекта (плазмы) и системы управления; на-фиг, 2 представлен процесс поиска максимума максимальных зна- 30 чений плотности; на фиг, 3 изображен процесс поиска максимальных значений плотности в режиме ограничения плотности без сбросов.

При охватывании объекта 1 обратной 5 связью (фиг,1) вектор выходных сигналов электростатических датчиков

+ потенциала ц преобразуется системой обратной связи 2 и подается в виде вектора входных воздействий Х на

40 управляющие электроды. Автоматический оптимизатор 3, получая информацию с датчика плотности плазмы, формирует направление изменения -вектора параметров m системы 2 обратной связи в зависимости от знака плучаемых приращений плотности и .

При подавлении, например, жалобковой неустойчивости плотность ограничивается при появлении потерь плазмы вследствие возникновения неустойчивых 50 колебаний. В одних случаях возникают режимы ограничения плотности со сбро" сами, в других (например, при изменении вакуумных условий) — режимы ограничения плотности без сбросов. В пер- 55 вом случае максимальные значения плотности определяются параметрами обратной связи. При достижении этих значений замкнутая система плазма+ обратная связь выходит на границу 60 устойчивости, что приводит к потерям плазмы и сбросу плотности. Процесс поиска максимума максимальных значений плотности согласно предлагаемому способу для простоты иллюстри65 руются по одному управляемому параметру, например, пространственному фазовому сдвигу ((фиг.2), При выходе на границу устойчивости фиксируют и запоминают максимальное значение плотности (где { — номер максимума плотности). Затем производят сравнение с предыдущим запомненным максимумом плотности и и определяют знак разности ЬР „„=П - и, Если

4 и О, то направление изменения ш оставляют прежним, то есть делают шаг 4 ш в ту же сторону, что и предыдущий 4q 1. если 4 и, 0, то изменяют направление шагов по ш на противоположное, то есть делают шаг в другую сторону по отношению к предыдущему шагу. Частота изменения управляемого параметра определяется частотой сбросов плотности и не является регулярной величиной. Таким образом, в результате рассмотренного формирования направления шагов по управляемому параметру находится максимум максимальных значений плотности, В режиме ограничения плотности без сбросов от внешнего генератора автоматического.оптимизатдра задается постоянная частота изменения управляемого параметра (фиг.3), В тактовые интервалы времени, задаваемые этим генератором, определяют и запоминают гHутое зна ын (где ) — номер тактового интервала времени). Затем производят сравнение с запомненным значением плотностии)-1 в предыдущий тактовый интервал времени и,определяют знак разности

4И1 = n -И . Если 4и > О, то на1 1-1 правление изменения в тактовый интервал времени сохраняют, а если, 4 И О, то направление шагов 4

3 изменяют на противоположное.

В общем случае поиска экстремума плотности по многим переменным формируют направление изменения вектора параметров й) в зависимости от знака . ь и (или 4 и ) по одному из многокоординатных шаговых методов поиска с совмещенными пробными и рабочими шагами, Поскольку положение и величина экстремальных значений плотности зависят от изменяющихся неизвестным образом параметров плазмы, то предлагаемый способ позволяет находить и поддерживать оптимальные значения параметров системы обратной связи, соответствующие максимально возможному запасу устойчивости в процессе накопления плазмы.

При этом поиск оптимальных параметров системы обратной связи согласно предлагаемому способу ведется на частоте релаксационных колебаний плотности плазмы (десятки герц), а не на частотах близких, например, к жалобковым (десятки килогерц) или

646474

Формула изобретения

Х П

Puz.!

"estr

Puz 2

Составитель В,Рычков

Техред М. Петко Корректор Д. Мельниченко

Редактор Б.Павлов

Заказ 131/47 Тираж 943 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

- 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 циклотронным (десятки мегагерц), Это значительно упрощает аппаратурную реализацию способа, Кроме того, формирование направления изменения параметров системы обратной связи по информации о знаке получаемых приращений плотности, а не по реакции декремента высокочастотных колебаний плазмы, как в про тотипе, позволяет оптимизировать параметры обратной связи и повысить запас устойчивости в случае относительно быстрого процесса расхождения неустойчивых колебаний (например, желобковых), когда инкремент их сравним с частотой, 1, Способ стабилизации плазмы, при котором регистрируют приращения плотности плазмы и воздействуют на плазму системой внешней обратной связи, параметры которой изменяют путем воз действия многоканальным автоматическим оптимизатором, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью автоматического поиска и поддержания опти- . мальных параметров системы обратной связи, направление изменения параметров системы обратной связи формируют в зависимости от знака получаемых приращений плотности плазмы в процессе ее накопления.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю10 щ и й. с я тем, что в режиме ограничения плотности без сбросов параметры системы обратной связи изменяют с частотой внешнего воздействия оптимизатора.

15 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.gi0с) оч 0.A.u other Report CN-53/D-4, Рйакта Р) ць сб cond Соп ноИепд nuclear

Гив1оп 3eeearch, Ь " Conference Proceedi20 nate, ToLgo, И-15 hlovember, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 503459, кл. Н 05 Н 1/00, 1975.