核能源管理有望采用数字点火器

2016-03-21 10:52:00
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        美国能源部(DOE)普林斯顿等离子物理实验室(PPPL)的工程师为PPPL国家球形环实验设备—升级版(NSTX-U)中一款重要的模拟电子组件开发出数字版本。该关键的模拟组件有助于为此NSTX-U设备的线圈调节供电电流。

        这款组件就是数字点火器,用于取代以往较不准确且难以维护的机器中所使用的模拟组件。这种先进的控制器能够控制在环形托卡马克(tokamak)燃料实验中精确管理等离子的交流-直流(AC-DC)转换器,从而升级核融合机器。

        此次升级可让NSTX-U与世界各地采用相同组件的其他tokamak一致。

        “数字点火器对于确保NSTX-U有效且可靠地运作至关重要,”Neumeyer说。“这些新的发电器延长了形成PPPL电力系统骨干的电源供应器使用寿命,并提供必要的精确控制,以便在NSTX-U磁线圈中驱动高达140,000安培的电流——这比以往在PPPL的任何实验都还要高。”

        关键模拟组件为PPPL国家球形环实验设备—升级版(NSTX-U)的线圈调节供电电流

        Source:PPPL

        更有效管理流至NSTX-U电流的能力,将有助于探入了解如何控制等离子。藉由更有效的控制,科学家能够在NSTX-U上进行实验,从而促进融合反应堆设计的进展。

        新发电器连接控制NSTX-U与“可控硅整流器”组件的计算机,“可控硅整流器”用于调节NSTX-U实验的电压以及电流。透过光纤传送计算机指令,该数字点火器让流至PPPL的AC转换成DC,并提供实验所要求的量。研究人员还打造了光纤链路,建立双方通讯。

        “一个可控硅整流器可以在24,000安培时产生高达2,000伏的DC电流,并持续3秒钟的时间,”Mozulay说:“在3秒脉冲时间内的电压量相当于48mW的电力,大约可为纽泽西州8,000户一般家庭供电。”

        NSTX-U共有32对可控硅整流器,每一个都由其数字点火器控制。这些整流器有助于倍增加热与磁场强度,从而实现机器升级。“所有的点火发电器都在PPPL这里设计、制造与测试,”Mozulay表示。

        相较于以往的模拟组件,这些数字组件的好处还包括调节电流产生的能力,以及在侦测到快速电流快速变化可能损坏组件时自动关机等等。Mozulay形容,这种同步关机的过程就像汽车紧急煞车一样。

        比起以往的模拟组件,工程师还能够更轻松地调整这些数字点火器。“在未来进行改变时,将意味着仅需改变编程,而不是电子组件,”Mozulay说。“只需要几分钟,就可以将新的程序下载至数字点火器的数字信号处理器中,籨而实现更快、更准确的升级。”

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updated: 2020-12-01 03:56:05