Improvement of Superconducting Linear Acceleration System for Pellet Injection: Optimization of Current Profile
Improvement of Superconducting Linear Acceleration System for Pellet Injection: Optimization of Current Profile
复制标题
用于颗粒注射的超导线性加速系统的改进：电流分布的优化
DOI：
10.1109/tasc.2021.3064795
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发表时间：
2021
影响因子：
1.8
通讯作者：
Kamitani Atsushi
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Takayama Teruou;Yamaguchi Takazumi;Saitoh Ayumu;Kamitani Atsushi
用数值方法研究了超导线加速(SLA)系统在螺旋聚变反应堆中注入弹丸容器后加速性能的改善。为此，开发了用于分析高温超导薄膜屏蔽电流密度和薄膜动态运动的有限元和非支配排序遗传算法-II的数值程序。此外，利用归一化高斯网络(NGNet)方法对加速线圈的电流分布进行了优化。计算结果表明，用NGnet方法优化外线圈的电流分布时，弹丸速度比均匀电流分布时快得多。此外，随着线圈长度的增加，加速比单调下降。如果外线圈的长度超过内线圈的两倍，则内线圈外的灯丝数量会极大地减少。这一结果意味着，与均匀电流分布相比，可以减少灯丝的数量和能耗。
The improvement of the acceleration performance of a superconducting linear acceleration (SLA) system for injecting the pellet container into the helical fusion reactor has been investigated numerically. To this end, a numerical code used in the finite element method and the non-dominated sorting genetic algorithms-II has been developed for analyzing both the shielding current density in an HTS film and the dynamic motion of the film. In addition, the current profile of the acceleration coil is optimized by the normalized Gaussian network (NGnet) method. The results of the computations show that when the current profile of the outer coil is optimized by using the NGnet method, the pellet velocity is greatly faster than that for the homogeneous current profile. Moreover, the speedup ratio decreases monotonously as the coil length increases. If the length of the outer coil is more than twice that of the inner coil, the number of the filaments outside the inner coil reduces extremely. This result means that the amount of the filament and the energy consumption can be reduced compared with the homogeneous current profile.
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