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作者：朱运;徐伟;左桂忠;汪哲;管艳红;元京升;黄明;胡建生;
单位：安徽理工大学机电工程学院;中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所;合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室);
摘要：在磁约束核聚变全超导托卡马克（EAST）等离子体放电中，通过实时低Z粉末材料注入可以进行实时壁处理，有效地控制来自第一壁的杂质和燃料粒子再循环，促进高约束模式放电的获得与稳定维持。粉末注入系统通过压电陶瓷片在特定频率正弦波电压驱动下，产生共振从而驱动粉末流动，其振动特性直接关系到粉末注入的流量及稳定性等。文章重点研究了压电陶瓷片的振动模态、共振频率及其粉末流量的定标关系。首先，单一压电陶瓷片振动模态结果表明第一阶模态下压电陶瓷片振动效果最好，有利于粉末的流动。其次，压电送料器整体4阶的模态分析结果表明其在第一阶模态下最有利于粉末流动，共振频率为195 Hz。随后，粉末系统台面流量标定结果表明在正弦波驱动电压频率设置为195 Hz时，流量速率最大，与模拟结果基本一致。最后，在EAST装置上开展了长脉冲等离子体放电中实时粉末注入实验，实现了290 s的锂粉稳定注入，有效控制了燃料粒子再循环和杂质水平，促进了>300 s高约束等离子体的稳定获得。研究为EAST上低Z材料粉末系统高效稳定运行提供了有力的数据支撑，保证了粉末系统在长脉冲等离子体放电中的稳定运行，对等离子体边界粒子主动控制具有重要意义。
关键词：全超导托卡马克;;粉末注入系统;;模态分析;;共振频率;;粉末流量
基金资助：国家重点研发专项项目（2024YFE03000200;2024YFE03250300）;; 国家自然科学基金项目（12475208;12475207）;; 中国科学院先导项目（XDB0790102）;; 安徽省自然科学基金项目（2408085J002;2408085QA007）
