Устройство газонапуска в термоядерных установках Советский патент 1990 года по МПК G21B1/00 

Язобретеике относится к технике управления процессаьш в термоядерные установках и может быть испольяовано для i TipaDJieiniH подачей рас очег п газа аеред разрядом в термоядернъпс уста-- ковках пша токамака

Цель изобретения - пов:ь:шениг ста™ бильнос П р.язря/дов Б токаг-гй.ке. иутем повышек1-1Я воспроизводимости я снш;;е- кия вероятности срыва.

На фиг„1 изображена блок-схема устройства газонапуска з тер ч-оядер ж установках типа токамака; на иг о 2 - времеюфге диаграммы его раб01Ъ1а

Устройство содержит фсрмироватёпь 1-сигнала расссгласованш. регулятор 2,, блок 3 задержкиэ форг- иродатель - .

омииаль5юго всздействзда,, 5. лок б эталонного сигнала., преобразователь 7 амплитуг| | во вре.енной ни- тервйл, клапан 8 газопагсуска,, пиковьш етектор .9, датчик 10 радт-ациоигилх

потерь,

На фиг,2 следуютггш обозначенияi

и - сигнал на синхронизугогдеч вхо- де устройства;

Uj- выходной сигнал регуля ора U;, выходной сигнал блока а дер5ккн 3j

U4 выходкой сигнал фсрьпчровате- ля 4 ког {инальяого воздейст- впя; , и - выходной сигнал ггу ннатора 5;

11, - вьзчодной сигнал ДЕ.тчика 10 радиащ-юнных потерь;;

U- - выходной сигнал ггреобразова- теля 7 амплитуды гю врймен- нсй интервал;

U(5 - Быя.одной сигнал пикового детектора 9;

и„, - величина амплитз ды пика радиационных потерь плззкы при

Пробое;;

пл, верхгпгя граница зста,1 у-той-ж- вьпс значений пика ра;;,нацнон - иьш потерь плазмы трк: тробов ; ivy MstK -нш;няя граница 3 ;) ;;;ттойчиELK разрядов, t врет-ш- tn - момент акгаочения /стройства

t.j MoriBHT начала газа

S

0

tj - момент окончания инжекции га-, зя для первого разряда;

t:j - момент ь ачзла иерр-ого разряда токп.ака i .,

t,. - MOMeiiT г;одач | си1 хроШ ;пульса на унравляюи(Ь й регул.чтор в первом разряде ,-.

Работа устройства основана на ав- гоьштическом слежении за мош,ностыо радяатдионных потерь плазмы в токама- ка Б момент пробоя которая в первом п;риближении пропор)диональна действи- тэлы-юй концентрании рабочего газа в камере,

llcDHe устойчивости разрядов токама- ка с(ютветствует некоторая область начальных давле-чкй рабочего газа. Этта-5 давленияМу з свою очередь, отве- чает соответствуеттая область мощнос- гей ;7адиадко1-г,га,п потерь измеряемых датчиком 10,

Устройство обеспечивает последова 1 елы1Ъ й (в тече Пге нескольки г разрядов) выход ток.амака на резкнгм к под- д-зржоние ре;кина вб, дентра зонь устойчивости. Об Дее регулируклцее воз- дейсч вие состоит

-- из воздействия, максимально облегчающего выход сигнала радиа1 ион-- г ь;х потерь в устойчивую зону;

- из воздействия, отрабатьгаающего по цепи связи отклонения : а б люд а ем ой з ел ич инь; ра д иа дио н ных г;оте ;ь от заданг:ого этало1 ного значения и обеспечива-ощего удержание ее в ;устойчивой зоне..

Корректировка управляющего воздействия производится последовательно по результатам предыд уш.его разряда.

Устройство газонапуска работает след:7ЮЩИдМ образом,,:

С включение уст;ройства в работу п MOi -ieHT }зремен1 t,, формирователь 4 но: янального воздействия подает через сумматор 5 на иь:формацконнь Й вход преобразова-геля 7 постоянный с: гналг а;-шл1Ггуда которого определя- пгся фор гупой

Г -. „.лУ7: Л1 с...,, .1Ш...1„

:2dK,K,

где К.,, - разг.:срнь;й коэффидиент преоб- ;;зазования времени и:лкекдии газа в давление, зависящий от проходного отверстия клапана от давгзкия рабочего газа в подеакшде;.; бачке и от ка -iepb токамака (ко UOiMэффи1;,, постоянен при iio- стопнстве этих )p К, - .1ерьмй козф( прпоб- разованип преобраэов;)теде;ч 7 л МИГ ит уды с и г пял а во nreric i - пой интервал (во врр.мй нп , жекции газа); d размбршлй -1нсжитель прспоггциональност;;,,

Первый такт работы пpeдлaгae ioгo устройстЕП начинается с прнкодом ci-u-ncp9 wny,nbca подгото11.ии к ряэрлду в врег-5б.ни t,. , С пр1гходог-з си1тхро- .пьса преобразователь 7 подает у.а IK, клапан i-азонапуска 8 прямоуголь}П:,Й н iпyльcиьrй сигнал, амплитудой равный мйксимальног-sy рабочему сигналу (i pn котором раслод газа, из клапана -1аксидлительностью . .Q

мв.лен и постоягтен)

t,, - Kj.U, - t, - t,.

При этом клапан В И;1же5;:ткрует в камр,- pv рабочий г-ч.ч ди дазлЕнил

р К II

икл .. °

Такит-1 обраэоь, к качппа первого разряда в плазме () чероз кла- пян 8 подается такое ; т1равля;ощее воз- дейсткие, которое прн отсутстнпи воз- ryщeIli-iй-дecorT цми (сот)бции) vasa со стенок сразу .выводило бы наблюдаемую Ее,пич;.:ну радиационньпс потерь U.,

в СегЯДИПу УСТОЙШШОЙ ЗО51Ы1

и„ ,,,-и

-.iyfi jMitf lUui-fl .- 35

пср

Однако поскольку возмущение рмеет

место, то Uf{ отличается от I

Г7. с /

В

процс-ссе первог О такта работь устройства формируется сигнал, испох ьзуемый для коррекции т:равля 01цего воздейст- :зия rasoiiariycKa следугст е го ря.зряда.

Сигнал ралиацпо};1шх потерь при

разряде в плазме подается датчиком 10 на И1 формаино5 ньгй вход пикового деГектора 9. С нр1-гкодог-) в t- омент времени tt синхроичпульса подготовки к разх,яд из управлямщи вход пикового детектора пгформаш-го.тушгй вход пикозо™ го дет:; стора открываегся на зремя, заведомо достаточное для о;. 0гр;ания пробоя в плазме, выработки формирователем 1 сигнала рассогласова; ил между эталсииым и фактическим значс-ниями пика радиа ;йО11Ньгх потерь -при пробое J- для преобразования сигнала рассог- ласован |-я регулятором 2 г;с кома1ще с

, р

IK, . .Q

Q

35

40

45

50 55

Ojii-KTi 3 занер лк;;, Г осле зтого инфор- мпциошПиМ Ехол пикового /це; от клю гп етг.п и пикоБый детектор обпуля- о, 1С.Я р исходное cocTonHise.

3 фор;-пф. вателе 1. с.игна:та paccOi- ласорания вь:ст. ;- тяется (в пределах усгопчигюГг зоны) :ча л:ЛННое эта.поь:ное г;начение п-тк-J радиппионньп: потерь Upij и пг ;-изводитсч вычитание сигнала с вь:хс;да пикового ;1етектор.1 из U,-; . Полученное па выходе формировател т 1 оассоглЕсование подается на информационней вход регулятора /, Блок 3 эа- дер/кки ocvniec BjiHeT задержку синхро- пмп- .- ьг.п подго говки к разряду на вре- tj - LJ , т,е, на время, заведомо цостаточ ь.е для оконча Н ч п робоя Б плазме. В времени t с выхода блока 3 задерла-. п :.1одается cHifxpoin-f- пулье на уггравляищий вход регулято ра 2. Тактируемый регулятор 2 с по- етупле.чием на его управляющий вход синхроимпул ::са преобразуется сигнал рассогласопания - Ur; (на фиг,2, для наглядности c/j ) в сигнал, регулирования.

На врег-генной длатрамме показана работа регуляюра в соответствии с сам1-,1м простым - пропорциональным за коном регу.ти{рования, В сумматоре 5 производ.1тся алгебраическое суммирование сигнала с выхода регуля1ч:1ра 2 и ПОСТОЯН1ГОЙ величины, задавае. -юй фор - т-:пователем 4. Результат суммиро- вангш подается на вход преобразователя 7. С отключением информационного входа пикового детектора 9 к обнулением пикового детектора первый такт работы устройства заканчивается,

Второ такт работы устройства на- ч нaeтcя с приходом следующего синхроимпульса подготовки к разряду. При .этом преобразователь 7 преобразует BID времеь Ь ой интервал уже другое значение амплитудь, откорректированное , но измерениям U,- в предыдущем разря- де Есл , Uf, больше эталонного 3Ha:fGiH-i;T, ТО вьщается .шнй временной илтероал, и наоборот. Зо втором такте работы ycTpoi icTBa снова производится при пробое пика радиационных потерь, сравнение его с этaлo ;o и следую ц;1Й такт счета регулятора 2,

И таг; каждьи лоследукудий такт работы пред.аагаемого устройства, С oкoнчзниe ; работы устройс гво возвращается в исходное состояние.

Значения величин d, ип,,,.,им для канодого токамака, находят акспе- риментально и затем использумт при эксплуатации.

Формула и 3 о б р а т е н и я

Устройство гаэонапуска в термо- ядерньк установках типа токамака, содержащее формирователь сигнала рассогласования первый вход которого соединен с выходом блока эталонного сигнала а выход - с ш формацяонным входом регулятора, клапан гаэокапус- KSj о т л и ч а ю щ е е с; я тем 5 что, с целью повышения точности ре-- гулирования гаэонапуска стабшьнос- ти параметров разрядов в него введены пиковый детектор, блок задержки, формирователь номинального воздействия сумматор, преобразователь ампл

туды во временной интервал и датчик радиаиио 5иых потерь, причем выход датчика радиацнониьос потерь соединен с информацноиньпч входом пикового детектора;, выход которого соединен со вторым входо - формирователя сигнала рассогласования,, а управляюи,да1 вход пикового детектора соединен с синхронизутлцим входом устройства, управляю- щ:ш входом преобразователя а шлитуды во временной интервал и через блок с управляющим входом регулятора,, выход которого-соеД1Шен с перBibff-u )зхадом сумма тора s второй вход которого соединен с вьгаОдок формировн телн номинального воздействия, а выход с информационным входом преобразователя ампрл- тудь во временной з-штервалJ вьиод котсфого соединен со входом клапана газонапуска.

Изобретение относится к технике управления процессами в термоядерных установках и может быть использовано для управления подачей рабочего газа перед разрядок в термоядерных установках типа токамака. Целью изобретения является ловышенке стабгшьности разрядов в токамаке путем повышения воспроизводимости .и снийсения вероятности срыва. Б серки разрядов токамака производится регулирование начального давления газа перед пробоем путем автоматического отслеживания согласоваккя между сигналом датчика радиационных потерь плазмы в прй.пм- дущем разряде и HeKoropba-s заданным эталрнньй значением -За счет поддержания в допустимых пределах с пммарно- го поступления газа в камеру из к.па- пана и со стенок э процес се разряда, достигается повьше ние устойчивости разрядов. 2 im. с

.

..,

.., 1 ..- „„гч„ j

fl

h-

f.5

75 I «

IT; I p

/ 2

Составитель PC Иванов Редактор Т,Орловская Техред К/Ходаннч

.3 997

Тираж 35

ВЬТСИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий It30355 МоскваJ Ж-ЗЗл Раушская наб,у, д„ 4/5

Корректор Or Кравцова

Подписное