طراحی سیستم تامین انرژی سیم‌پیچ چنبره ای بر پایه ابرخازن به منظور افزایش زمان پلاسما در توکامک دماوند

در این مقاله سیستم تامین انرژی و تخلیه جریان در سیم‌ پیچ چنبره‌ای توکامک دماوند به منظور افزایش زمان میدان‌های مغناطیسی با هدف افزایش زمان ماندگاری پلاسما، طراحی و شبیه‌سازی شده است. در حال حاضر در این توکامک جریان سیم ‌پیچ چنبره‌ای دارای نیم سیکل سینوسی با مدت زمان ms 100 و پیک جریان ka 12 است که میدان مغناطیس تقریباً t 1.1 در مرکز چنبره تولید می‌کند و ناحیه تخت آن در حدود ms 20 می‌باشد که برای تشکیل و محصورسازی پلاسما استفاده می‌گردد. با هدف ارتقاء توکامک دماوند به منظور افزایش مدت زمان ماندگاری پلاسما به ms 200، ضروری است که سیستم‌های تامین انرژی و کنترل مربوط به جریان سیم‌ پیچ‌های قطبی و چنبره‌ای جدید طراحی و ارتقاء یابد. برای رسیدن به هدف مذکور، در این مقاله سیستم تامین انرژی اصلی بر پایه منابع انرژی ذخیره‌ساز ابر خازن با ظرفیت f21، ولتاژ تحمل v900 و چیدمان 7 شاخه سری، 8 شاخه موازی طراحی شده است. هم‌چنین جهت تامین و تثبیت جریان سیم‌پیچ چنبره‌ای، مبدل چاپر با 7 ماژول موازی به همراه سیستم کنترل حلقه بسته با کنترل‌کننده هیسترزیس طراحی و شبیه‌سازی شده است. سیستم کلی قابیلت تامین و تثبیت میدان مغناطیسی از محدوده 0.7 تا 1.2 تسلا با ریپل کم‌تر از %0.2 و مدت زمان ms 200 برای ناحیه تخت دارد. هم‌چنین سیستم شارژ بانک ابر خازنی بر اساس مبدل یکسوساز 12 پالسه و مبدل باک با روش جریان ثابت، طراحی و شبیه‌سازی شده است که نتایج مطلوبی را حاصل کرده است.

supercapacitors based power supply design for toroidal field coil of upgrade damavand tokamak

in this study, the current discharge and the power supply system of toroidal field (tf) coils of damavand tokamak have been designed and simulated to increase the magnetic field time and consequently the plasma duration. currently, the tf coil current used to form and confine plasma has a sinusoidal half-cycle waveform with a duration of 100ms and a current peak of 12ka which produces a 1.1t magnetic field at the center of the chamber and its flat-top area is about 20ms. with the aim of upgrading damavand tokamak, in order to increase the plasma duration to 200ms, it is necessary to upgrade the energy supply system and control system of toroidal and poloidal field coil currents. for this purpose, in this paper, the main power supply system has been designed based on super-capacitors with a capacitance of 21f, voltage of 900v, and topology of series-parallel (7*8). also, to supply and stabilization of tf current, the chopper converter with seven parallel modules with the closed-loop control system with hysteresis controller has been designed and simulated. the general system is capable of supplying and stabilizing the magnetic field from the range of 0.7 to 1.2 tesla with a ripple of less than 0.2% and a duration of 200ms for the flat area. also, the charging system of super-capacitors has been designed and simulated using the 12-pulse rectifier converter and the buck converter with the constant current method, which has achieved desirable results.