Verlag des Forschungszentrums Jülich
JUEL-3616
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Konzeptvarianten für eine solche
Spulenanordnung zu analysieren und Auslegungsberechnungen zu ausgewählten DED-Komponenten durchzuführen, um damit einen wesentlichen
Beitrag zur endgültigen technischen Lösung zu leisten. Feldberechnungen
zu den Spulenvarianten begleiten die Konzeptentwicklung in einem
dynamischen Wechselspiel.
Der Verlauf der Spulen wird anhand der Feldlinienhelix berechnet. Ein
Vierphasensystem mit sechzehn Spulen erweist sich am günstigsten; durch
paarweise Reihenschaltung von Spulen, die entgegengesetzte Ströme
führen, werden weniger Energieversorgungen (IGBT-Umrichter) benötigt.
Komplett umlaufende Spulen haben gegenüber einer Ausführung als Modulsystem den Vorteil der höheren Flexibilität in der Modenwahl und des
geringeren Platzbedarfs. Durch Bündelung der Anschlüsse werden weniger
Flansche für die Störfeldspulen benötigt; die dadurch entstehende
Asymmetrie in der poloidalen Stromverteilung wird durch Kompensationsspulen ausgeglichen.
Für den Einbau der Störfeldspulen muß der Liner modifiziert werden.
Die Spulenkabel für Stromstärken bis zu 15 kA und Frequenzen bis zu
10 kHz bestehen aus Polyimid-isolierten Kupferdrahtbündeln, die in
einem Edelstahlwellrohr geführt werden. Transformatoren passen die
elektrischen Werte von Spulen und Umrichter an. Zum Aufbau des Drehfelds werden die Spulen durch Kondensatoren in Reihenschaltung mit
Blindleistung versorgt. Die Wirkleistungsübertragung zwischen den
90 phasenverschobenen Stromsystemen wird durch einen Entkopplungstransformator ausgeglichen.
Ohmsche Verluste und Wärmestrahlung von den umgebenden Wandmaterialien
führen zu einem Temperaturanstieg in den Spulen. In dieser Arbeit wird
für die Wärmeabfuhr eine Gaskühlung dimensioniert. Wegen seiner höheren
Wärmekapazität im Vergleich zu Helium wird Luft als Kühlmittel gewählt.
Mit der vorgeschlagenen Kühlung kann die gewünschte Wärmeabfuhr erzielt
werden; der dazu nötige technische Aufwand führte schließlich jedoch zu
einer Weiterentwicklung des Kühlkonzepts.
Mit numerischen Feldberechnungen wird die Wirkung des Dynamischen
Ergodischen Divertors bei unterschiedlichen Betriebsmoden (m/n = 12/4,
6/2, 3/1 und Moden-Mix) analysiert. Mit dem Störfeldstrom wachsen die
erzeugten magnetischen Inseln (Hauptmoden, höhere Harmonische und
Satelliteninseln) an. Bei maximalem Strom sind sie im Plasmarand
weitgehend zerstört; es ist ein breites ergodisches Gebiet entstanden.
Eine erste Untersuchung des Verlaufs einzelner Feldlinien zeigt, daß
für die Feldliniendiffusion zwischen drei Zonen unterschieden werden
sollte: dem Bereich starker Stochastisierung, den eingebetteten Inselresten und dem ungestörten Gebiet auf der Niederfeldseite. Mit
korrigierten Fourierkomponenten des Störfelds wird die Diskrepanz
zwischen der mit der Standardtheorie ermittelten und der im
Poincaré-Plot ersichtlichen Inselbreite behoben.
Hassler, Mario
Dynamische Ergodisierung an TEXTOR-94
139 S., 1998
Am Forschungszentrum Jülich werden Vorbereitungen getroffen, um ein
Spulensystem zur magnetischen Verwirbelung der Plasmarandschicht in
TEXTOR-94 einzubauen: den Dynamischen Ergodischen Divertor (DED). Die
helikalen Spulen verlaufen parallel zu den magnetischen Feldlinien der
q=3-Fläche im Plasma und sind auf der Hochfeldseite im Vakuumgefäß
angeordnet. Das System soll mit Drehstrom betrieben werden, um die
Wärmelast auf den Divertorprallplatten auf eine größere Fläche zu
verteilen und um bei höheren Frequenzen u.a. Einfluß auf die Plasmarotation auszuüben.
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