一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法

本发明涉及物理实验设备技术领域,具体涉及一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,利用STELLOPT代码扫描非轴对称磁场分量(Bm,n为磁场强度谱)的径向位置,采用改进的Levenberg‑Marquardt算法改变等离子体边界形状,得到多组迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数,从中再筛选出最佳的准环对称仿星器磁场位形。本发明设计得到的准环对称仿星器磁场位形,能够兼顾托卡马克和传统仿星器的长处,具有低新经典输运,长时间稳态运行,高β(等离子体热压与磁压之比)极限等优点,达到既有良好的等离子体约束性能,又可实现长时间稳态运行的技术效果,同时填补了国内仿星器实验物理研究的空白,对促进未来稳态、高约束运行的商用聚变堆的建设发展具有重要意义。

专利类型: 发明专利
申请(专利)号: CN202110487394.8
申请日期: 2021年5月6日
公开(公告)日: 2021年6月18日
公开(公告)号: CN112992385A
主分类号: G21B1/05,G,G21,G21B,G21B1
分类号: G21B1/05,G06F30/28,G06F17/11,G06F17/15,G06F17/16,G,G21,G06,G21B,G06F,G21B1,G06F30,G06F17,G21B1/05,G06F30/28,G06F17/11,G06F17/15,G06F17/16
申请(专利权)人: 西南交通大学
发明(设计)人: 许宇鸿,刘海峰,王先驱,李杨波,程钧,黄捷,刘海,张欣,徐俊铭,唐昌建
主申请人地址: 610031 四川省成都市二环路北一段111号
专利代理机构: 成都华飞知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人: 叶任海
国别省市代码: 四川;51
主权项: 1.一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,仿星器包括多个线圈,其特征在于,由仿星器的多个线圈共同作用产生磁场位形,然后对磁场位形的参数进行更迭,所述更迭包括以下步骤: S1.利用STELLOPT代码扫描非轴对称磁场分量的径向位置, 其中,为磁场强度谱,m为极向模数,n为环向模数; STELLOPT代码输出得到准环对称仿星器磁场位形的初始参数; S2.采用改进的Levenberg-Marquardt算法改变准环对称仿星器磁场位形的等离子体边界形状,具体为,将初始参数x输入到改进的Levenberg-Marquardt算法公式中进行迭代,改进的Levenberg-Marquardt算法公式为, 其中,k表示迭代的次数 H是黑塞矩阵,定义为 J是雅可比矩阵,定义为 的定义为 表示一个由m个函数f构成的多元函数;f1为由x1一个x构成的函数,f2为由x1和x2两个x构成的函数,fm为由x1到xm,m个x构成的函数; 是一个常数,为单位矩阵; 的定义为 为引入的搜索步长, 其中,Argmin表示当这个函数最小时取正实数 经过改进的Levenberg-Marquardt算法对初始参数进行迭代后,得到多组迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数; S3.从步骤S2中得到的多组准环对称仿星器磁场位形参数中,筛选出最佳的准环对称仿星器磁场位形; S4.基于筛选出和最佳准环对称仿星器磁场位形,确定准环对称仿星器的线圈形状以及线圈的排布位置。 2.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,筛选评价项包括磁流体稳定性、β值和高能离子损失率中至少一条评价项。 3.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,所述初始参数包括MHD平衡量、平衡本身的非线性函数、以及装置纵横比。 4.根据权利要求3所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,所述平衡本身的非线性函数包括MHD稳定性和粒子输运。 5.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,以高能离子损失率作为评价项,选取高能离子损失率最小的准环对称仿星器磁场位形。 6.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,以磁流体稳定性作为评价项,选取磁流体稳定性最好的准环对称仿星器磁场位形。 7.根据权利要求1所述的一种准环对称仿星器磁场位形的设计方法,其特征在于,在得到迭代后的准环对称仿星器磁场位形参数后,进行筛选时,以值作为评价项,选取值最大的准环对称仿星器磁场位形。
法律状态: 公开