اندازه‌گیری جریان پلاسمای توکامک دماوند با استفاده از پروب‌های مغناطیسی به عنوان پیچه روگوفسکی گسسته

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده‌ی فیزیک، دانشگاه کاشان، صندوق پستی: 87317-53153، کاشان- ایران

2 پژوهشکده‌ی پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران

10.24200/nst.2020.1117

چکیده

در این مقاله مجموعه پروب‌های مغناطیسی توکامک دماوند که برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی قطبی موضعی به کار می‌روند، در یک ساختار جدید،
به عنوان یک پیچه روگوفسکی گسسته نصب شده در داخل محفظه خلأ مورد استفاده قرار گرفتند. مزیت مهم این کار، عدم تأثیر­پذیری پیچه روگوفسکی جدید از میدان‌­های مغناطیسی ایجاد شده توسط پیچه‌­های میدان خارجی نظیر پیچه اهمی و پیچه تعادلی است. مبانی نظری برای محاسبه میدان­‌های مغناطیسی در فضای میان دو پروب مورد بحث و بررسی قرار گرفته و با داده‌­های آزمایشگاهی راستی­‌آزمایی شد. کم‌ترین خطا در روش محاسباتی المان محدود با مرتبه دوم، برای استفاده از قانون مداری آمپر از حالت پیوسته (انتگرال) به جمع‌­بندی گسسته (سیگما) حاصل گردید. هم‌چنین پایداری جریان‌های اندازه­‌گیری شده در حضور خطای اندازه­گیری میدان مغناطیسی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصل، مشخص گردید که مجموعه پروب­های مغناطیسی توکامک دماوند می‌­توانند با روش محاسباتی المان محدود مرتبه دوم و با دقت بسیار بهتر از پیچه روگوفسکی اصلی توکامک دماوند، به ­عنوان یک پیچه روگوفسکی گسسته مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Measurement of plasma current in damavand tokamak using magnetic probes assembly as a discrete rogowski coil

نویسندگان [English]

  • F. Shakeri 1
  • C. Rasouli 2
1 Physics Department, Kashan University, P.O.Box: 53153-87317, Kashan - Iran
2 Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 14399-51113, Tehran - Iran
چکیده [English]

In this paper, the magnetic probes assembly of Damavand tokamak which is being used for measurement of local magnetic fields, were utilized as a discrete Rogowski coil inside the vacuum vessel.An important advantage of this approach is the insensitivity of the new Rogowski coil to magnetic fields created by the external ohmic and equilibrium coils. Thae theoretical basis for the calculation of magnetic fields in the space between two probes was discussed and verified with experimental data. The lowest error was obtained in the second-order finite element computational method for discretizing Ampere's Law Integral. Moreover, the stability of measured currents considering error for magnetic field measurement was investigated. According to the results, it was found that Damavand Tokamak magnetic probes with the finite element second-order calculation method could be used as a more accurate discrete Rogowski coil than the machine main Rogowski coil.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tokamak
  • Plasma current
  • Magnetic probes
  • Rogowski coil
1.             E. Strait, Magnetic diagnostic system of the DIII-D tokamak, Rev. Sci. Instrum, 77, 023502 (2006).

 

2.             B. Pourshahab, et al., Temporal and spatial evolution of runaway electrons at the instability moments in Damavand tokamak, Phys Plasma, 23, 072501 (2016).

 

3.             B.A. Stevenson, 3D reconstruction of Plasma Equilibria using Magnetic Diagnostics on the Compact Toroidal Hybrid, PhD Thesis, Auburn University, Auburn, Alabama (2011).

 

4.             J.M. Moret, et al., Magnetic measurements on the TCV Tokamak, Rev. Sci. Instrum, 69, 2333 (1998).

 

5.             L. de Kock, et al., Design of the magnetic diagnostic for ITER, Revi. Sci. Instrum, 70, 452 (1999).

 

6.             D.A. Ward, J. La T. Exon, Using Rogowski coils for transient current measurements, Eng. Sci. Educ. J. 2, 105 (1993).

 

7.             L.A. Kojovic, et al., Practical aspects of Rogowski coil applications to relaying, IEEE PSRC Special Report, (2010).

 

8.             E. Abdi-Jalebi, R. McMahon, Simple and Practical Construction of High-Performance, Low-Cost Rogowski Transducers and Accompanying Circuitry for Research Applications, IEEE Instrum. Meas. Technol. Conf. Proc. 354 (2005).

 

9.             D.E. Shepard, D.W. Yauch, An overview of Rogowski coil current sensing technology, LEM DynAmp Inc., Ohio, USA, (2000).

 

10.          C. Qing, et al. Design and characteristics of two Rogowski coils based on printed circuit board, IEEE Trans. Instrum. Meas, 55(3), 939 (2006).

 

11.          Tokamak Damavand, AEOI, Technical Documentation. Moscow, (1994).