【摘 要】
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受控核聚变能是最有希望成为下一代高效、清洁的能源形式,实现核聚变能和平利用、造福人类是当今世界能源研究中重要课题。在磁约束受控聚变研究中,托卡马克装置被认为是最有
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受控核聚变能是最有希望成为下一代高效、清洁的能源形式,实现核聚变能和平利用、造福人类是当今世界能源研究中重要课题。在磁约束受控聚变研究中,托卡马克装置被认为是最有可能实现受控核聚变的装置之一。在托卡马克研究过程中,会用到各种等离子体诊断技术和方法,以测量研究等离子体中物理过程和机理。探索和发展先进诊断技术和测量方法一直是等离子体实验研究的重要课题。本论文根据HT-7和EAST超导托卡马克装置实验研究的需要,搭建高速CCD诊断系统,该系统核心器件为两款高速摄像机,一款是加拿大Mega Speed公司生产的MS75K彩色CCD,满幅504×504像素,满幅时最快可达6k fps;另一款是美国Vision Reserch公司生产的Phanton v710单色CCD,在满幅1024×800像素下可达7.5k fps的图像采集,通过像素bin后最高可达700k fps.对成像系统的硬件组成和软件程序设计方案进行了详细描述。并基于该系统开展了如下方面的研究：等离子体放电图像边缘检测技术研究。等离子体边界识别是等离子体上升段位置反馈控制的重要一环,根据托卡马克实验中上升段等离子体位置图像的特点,采用改进的Snake边界识别算法,获得等离子体边界位置,并通过最小二乘法对所得到的边界进行拟合,获得等离子体的中心位置,为进一步实现上升段等离子体位置控制提供条件。高速CCD相机在托卡马克装置上开展的MHD不稳定性的研究。CCD作为一种高灵敏度的二维辐射测量探测器,其使用方便,测量结果可视性好,很适合作为具有时空分布的物理现象的纪录和研究。利用高速CCD成功观测到了HT-7托卡马克上的锯齿振荡不稳定性和Mirnov振荡行为,EAST托卡马克H-mode过程中的ELM行为,为进一步利用高速CCD诊断技术开展MHD不稳性时空过程的研究奠定了基础.
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