npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562925060065NZOQGInpe-577Research ArticleИнженерное проектирование ядерно-физической аппаратурыEngineering Design of Nuclear Physical EquipmentСИСТЕМА ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ КАТУШЕК ТОКАМАКА МИФИСТ-0MEPHIST-0 TOKAMAK POWER SUPPLY SYSTEM OF ELECTROMAGNETIC COILSЕфимовН. Е.EfimovN. E.ПодолякоФ. С.PodolyakoF. S.ПашковИ. И.PashkovI. I.ПришвицынА. С.PrishvitsynA. S.СорокинИ. А.SorokinI. A.ВайтонисВ. В.VaitonisV. V.КратС. А.KratS. A.Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАНРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Kotel’nikov Institute of Radio Engineering and Electronics (Fryazino Branch), Russian Academy of SciencesRussian Federation202531122025166852865Copyright © Ефимов Н.Е., Подоляко Ф.С., Пашков И.И., Пришвицын А.С., Сорокин И.А., Вайтонис В.В., Крат С.А., 20252025Ефимов Н.Е., Подоляко Ф.С., Пашков И.И., Пришвицын А.С., Сорокин И.А., Вайтонис В.В., Крат С.А.Efimov N.E., Podolyako F.S., Pashkov I.I., Prishvitsyn A.S., Sorokin I.A., Vaitonis V.V., Krat S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/577

Работа посвящена разработке и испытанию импульсной системы питания магнитных катушек учебно-исследовательского токамака МИФИСТ-0, включающей конденсаторные накопители, устройства их автоматизированной зарядки, мониторинга состояния, синхронизированной коммутации на катушки тороидального, полоидального поля и на центральный соленоид, а также системы защиты. Подробно рассмотрены технические аспекты разработанной системы с позиций простоты, масштабируемости, отказоустойчивости, ремонтопригодности, а также возможности самостоятельной модификации. Реализованные решения, включающие принципиальные электрические схемы, разработанные платы и блоки, могут быть полезными на электрофизических установках со схожими параметрами и задачами.

The paper describes the development and testing of the power supply system for the coils of the educational and research tokamak MEPhIST, which includes capacitor banks, automated charging systems, state monitoring, synchronized switching of the banks to the toroidal and poloidal field coils, and the central solenoid, as well as protection systems. The technical aspects of the developed system are considered in detail from the standpoint of simplicity, scalability, fault tolerance, maintainability, as well as the possibility of modification. The implemented solutions, including the schematic diagrams, designed boards, and modules, can be useful to electromagnetic facilities with similar parameters and tasks.

токамакиимпульсные системы питаниягенераторы задержекавтоматизацияtokamakspulse power supply systemsdelay generatorsautomationРабота выполнена при поддержке НИР “Исследования в области взаимодействия плазмы с обращенными к плазме элементами на учебно-демонстрационной установке типа "токамак” в НИЯУ МИФИ с привлечением студентов и аспирантов” (дополнительное соглашение № 075-03-2023-097/4 от 17.04.2023 г. к Соглашению № 075-03-2023-097 от 13.01.2023 года), выполняемого в рамках федерального проекта № 3 “Разработка технологий управляемого термоядерного синтеза и инновационных плазменных технологий” комплексной программы “Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в Российской Федерации на период до 2024 г.”.ReferencesKrat S. et al. // Fusion Sci. Technol. 2023. P. 1–19. https://doi.org/10.1080/15361055.2022.2149033Krat S. et al. // Fusion Sci. Technol. 2023. P. 1–19. https://doi.org/10.1080/15361055.2022.2149033Крат С.А., Пришвицын А.С., Алиева А.И., Ефимов Н.Е., Виницкий Е.А., Булгадарян Д.Г., Воробьёв Г.М., Курнаев В.А. // Ядерн. физ. инжинир. 2022. Т. 13 (1). С. 43–52. https://doi.org/10.56304/S2079562922010201 [Krat S.A., Pryshvitsyn A.S., Alieva A.I., Efimov N.E., Vinitskiy E.A., Bulgadaryan D.G., Vorobyov G.M., Kurnaev V.A. // Phys. At. Nucl / 2021. V. 84. № 12. P. 1995–2003. https://doi.org/10.1134/S1063778821120024].Крат С.А., Пришвицын А.С., Алиева А.И., Ефимов Н.Е., Виницкий Е.А., Булгадарян Д.Г., Воробьёв Г.М., Курнаев В.А. // Ядерн. физ. инжинир. 2022. Т. 13 (1). С. 43–52. https://doi.org/10.56304/S2079562922010201 [Krat S.A., Pryshvitsyn A.S., Alieva A.I., Efimov N.E., Vinitskiy E.A., Bulgadaryan D.G., Vorobyov G.M., Kurnaev V.A. // Phys. At. Nucl / 2021. V. 84. № 12. P. 1995–2003. https://doi.org/10.1134/S1063778821120024].Ovsyannikov D.A., Ovsyannikov A.D., Zhabko A.P., Veremey E.I., Vorobyov G.M., Zavadskij V.M. // Proc. 2005 Int. Conf. Physics and Control /2005. Saint Petersburg, Russia. 2005. P. 75–79. https://doi.org/10.1109/PHYCON.2005.1513954.Ovsyannikov D.A., Ovsyannikov A.D., Zhabko A.P., Veremey E.I., Vorobyov G.M., Zavadskij V.M. // Proc. 2005 Int. Conf. Physics and Control /2005. Saint Petersburg, Russia. 2005. P. 75–79. https://doi.org/10.1109/PHYCON.2005.1513954.Ahmad Z., Ahmad S., Naveed M.A., Deeba F., Javeed M.A., Batool S., Hussain S., Vorobyov G.M. // Phys. Scr. 2017. V. 92 (4). P. 045601. https://doi.org/10.1088/1402-4896/aa6458Ahmad Z., Ahmad S., Naveed M.A., Deeba F., Javeed M.A., Batool S., Hussain S., Vorobyov G.M. // Phys. Scr. 2017. V. 92 (4). P. 045601. https://doi.org/10.1088/1402-4896/aa6458Vinitskiy E., Ulasevich D., Prishvitsyn A., Efimov N., Krat S., Khayrutdinov R. // Fusion Sci. Technol. 2024. V. 81 (5). P. 485–494. https://doi.org/10.1080/15361055.2024.2431782Vinitskiy E., Ulasevich D., Prishvitsyn A., Efimov N., Krat S., Khayrutdinov R. // Fusion Sci. Technol. 2024. V. 81 (5). P. 485–494. https://doi.org/10.1080/15361055.2024.2431782Vinitskiy E.A., Efimov N.E., Prishvitsyn A.S., Sorokin I.A., Krat S.A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2024. V. 66 (1). P. 015004. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ad0d87Vinitskiy E.A., Efimov N.E., Prishvitsyn A.S., Sorokin I.A., Krat S.A. // Plasma Phys. Control. Fusion. 2024. V. 66 (1). P. 015004. https://doi.org/10.1088/1361-6587/ad0d87Ulasevich D.L., Khayrutdinov R.R., Lukash V.E., Alieva A.I., Prishvitsyn A.S., Efimov N.E., Krat S.A. // Phys. At. Nucl. 2023. V. 86 (7). P. 1555–1563. https://doi.org/10.1134/S1063778823070244Ulasevich D.L., Khayrutdinov R.R., Lukash V.E., Alieva A.I., Prishvitsyn A.S., Efimov N.E., Krat S.A. // Phys. At. Nucl. 2023. V. 86 (7). P. 1555–1563. https://doi.org/10.1134/S1063778823070244Zhu L., Huang L., Fu P., He S., Wang G., Chen X., Wang Z., Li L. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 172. P. 112757. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112757Zhu L., Huang L., Fu P., He S., Wang G., Chen X., Wang Z., Li L. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 172. P. 112757. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112757Khvostenko P.P., Anashkin I.O., Bondarchuk E.N., Injutin N.V., Krylov V.A., Levin I.V., Mineev A.B., Sokolov M.M. // Phys. At. Nucl. 2020. V. 83 (7). P. 1037–1057. https://doi.org/10.1134/S1063778820070078Khvostenko P.P., Anashkin I.O., Bondarchuk E.N., Injutin N.V., Krylov V.A., Levin I.V., Mineev A.B., Sokolov M.M. // Phys. At. Nucl. 2020. V. 83 (7). P. 1037–1057. https://doi.org/10.1134/S1063778820070078Zarva D.B. et al. // PAST-TF. 2018. V. 41. № 2. P. 59–70. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2018-41-2-59-70Zarva D.B. et al. // PAST-TF. 2018. V. 41. № 2. P. 59–70. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2018-41-2-59-70Neumeyer C. et al. // 25th IEEE Symp. Fusion Engineering (SOFE). San Francisco, CA, USA. 2013. P. 1–8. https://doi.org/10.1109/SOFE.2013.6635287.Neumeyer C. et al. // 25th IEEE Symp. Fusion Engineering (SOFE). San Francisco, CA, USA. 2013. P. 1–8. https://doi.org/10.1109/SOFE.2013.6635287.Lampasi A., Minucci S. // IEEE Int. Conf. Environment and Electrical Engineering and IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe). Milan, Italy. 2017. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/EEEIC.2017.7977851.Lampasi A., Minucci S. // IEEE Int. Conf. Environment and Electrical Engineering and IEEE Industrial and Commercial Power Systems Europe (EEEIC / I&CPS Europe). Milan, Italy. 2017. P. 1–6. https://doi.org/10.1109/EEEIC.2017.7977851.Meshcheryakov A.I., Grishina I.A. // Plasma Phys. Rep. 2022. V. 48 (10). P. 1057–1061. https://doi.org/10.1134/S1063780X22600451Meshcheryakov A.I., Grishina I.A. // Plasma Phys. Rep. 2022. V. 48 (10). P. 1057–1061. https://doi.org/10.1134/S1063780X22600451Agredano-Torres M. et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 168. P. 112683. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112683Agredano-Torres M. et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 168. P. 112683. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112683Grover O., Kocman J., Odstrcil M., Odstrcil T., Matusu M., Stöckel J., Svoboda V., Vondrasek G., Zara J. // Fusion Eng. Des. 2016. V. 112. P. 1038–1044. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2016.05.009Grover O., Kocman J., Odstrcil M., Odstrcil T., Matusu M., Stöckel J., Svoboda V., Vondrasek G., Zara J. // Fusion Eng. Des. 2016. V. 112. P. 1038–1044. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2016.05.009Hussain S. et al. // J. Fusion Energy. 2016. V. 35 (3). P. 529–537. https://doi.org/10.1007/s10894-015-0052-zHussain S. et al. // J. Fusion Energy. 2016. V. 35 (3). P. 529–537. https://doi.org/10.1007/s10894-015-0052-zMirzaei H.R., Amrollahi R. // J. Fusion Energy. 2019. V. 38 (5–6). P. 548–556. https://doi.org/10.1007/s10894-019-00227-3Mirzaei H.R., Amrollahi R. // J. Fusion Energy. 2019. V. 38 (5–6). P. 548–556. https://doi.org/10.1007/s10894-019-00227-3Rehman O.A., Ahmad S., Javed M.A., Ahmad N., Khosa A.M., Qayyum A., Naveed M.A. // Radiat. Eff. Defects Solids. 2024. P. 1–14. https://doi.org/10.1080/10420150.2024.2364181Rehman O.A., Ahmad S., Javed M.A., Ahmad N., Khosa A.M., Qayyum A., Naveed M.A. // Radiat. Eff. Defects Solids. 2024. P. 1–14. https://doi.org/10.1080/10420150.2024.2364181Efimov N., Podolyako F., Prishvitsyn A., Krat S. // Fusion Eng. Des. 2023. V. 196. P. 113990. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2023.113990Efimov N., Podolyako F., Prishvitsyn A., Krat S. // Fusion Eng. Des. 2023. V. 196. P. 113990. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2023.113990Тиристор силовой Т293-5000. 2024. https://asenergi.com/catalog/tiristory-silovye/t293/t293-5000.htmlТиристор силовой Т293-5000. 2024. https://asenergi.com/catalog/tiristory-silovye/t293/t293-5000.htmlФpeймвopк Litex. 2024. https://github.com/enjoy-digital/litexФpeймвopк Litex. 2024. https://github.com/enjoy-digital/litex

The authors declare that there are no conflicts of interest present.