Системы импульсного электропитания установок типа токамак относятся к основным технологическим системам и предназначаются для создания требуемых сценариев изменения токов в обмотках электромагнитной системы. От точности реализации данных сценариев напрямую зависят возможность получения плазменного пробоя и конечные параметры получаемой плазмы. Учитывая уникальность каждой из сооружаемых в мире установок, а также установленную мощность применяемого электротехнического оборудования при комплектации их источников питания, с уверенностью можно констатировать, что сооружение подобных энергетических комплексов и их систем управления, оптимизация их электротехнических параметров и дальнейшая безаварийная эксплуатация являются актуальными задачами на пути освоения технологий управляемого термоядерного синтеза. В данной работе описаны система импульсного электропитания казахстанского материаловедческого токамака КТМ, система цифрового управления её силовым преобразовательным оборудованием, электротехнические решения, принятые при разработке системы импульсного электропитания токамака КТМ, и результаты проведённых испытаний некоторого оборудования и комплектующих. Испытания показали достаточную эффективность принятых электротехнических решений и возможность их использования при реализации систем импульсного электропитания токамаков малой и средней мощности.Ключевые слова: токамак KTM, импульсное электропитание, полупроводниковые преобразователи, система управления и диагностики преобразовательного оборудования, сильноточные прерыватели постоянного тока, распределение токов по параллельно соединённым полупроводниковым приборам.
ВВЕДЕНИЕТокамак КТМ, сооружаемый в г. Курчатове (Республика Казахстан) в настоящее время, -единственная в мире «мегаамперная» установка (ток плазмы I = 0,75 МА), предназначенная для испытания материалов и технологий в штатных и аварийных (режим срыва плазмы) условиях работы термоядерных
The Tokamak KTM plant with the aspect ratio of A = 2 and a plasma current of around 750 kA, which is being put into operation in Kurchatov (Kazakhstan), will be able to produce heat loads on the tested samples of materials that are characteristic of the ITER plant, and owing to additional HF heating the plasma pulse duration will reach about 4 s. One of the stages of this work involves studies aimed at obtaining an efficient plasma vertical position control system. The system includes special fast control windings located between the toroidal winding and the inner chamber, and also a fast-acting power supply with feedback. Currently, the tokamak inner chamber with all main systems and windings has been assembled, and a plasma discharge with duration of about 100 ms has been obtained in the limiter configuration. To support operation of the plasma vertical position control system, an own power supply has been designed and assembled, which consists of a thyristor rectifier connected in series with a controlled voltage inverter on IGBT transistors, which has a significant margin in power and response speed. Preliminary computation experiments were carried out in the MATLAB environment, which have confirmed the adequacy of the selected power supply and the system for discharging the energy stored in the windings to the water-cooled ballast resistance. With the remaining tokamak systems having sequentially been put into operation and the first experimental data on plasma motion characteristics in the divertor configuration having become available, it is planned to carry out a series of program experiments aimed at developing and optimizing the feedback system controller algorithm in the power supply of the KTM tokamak fast control windings.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.