초록 ▼

KSTAR 제어시스템은 초전도자석 및 설비를 포함하는 대규모 장치제어시스템에서 요구되는 일반사항과 플라즈마실험 및 플라즈마 실시간제어를 위해 요구되는 특수한 요구사항을 모두 만족시키는 제어시스템으로 개발되었다. 이를 구현하기 위해서 EPICS를 적용함으로서 네트워크 기반의 분산제어 시스템을 구축하였다.
본 과제의 3단계에서는 KSTAR 장치의 초기운전에 적용하기 위한 제어시스템으로서 통합제어 시스템 개발 제작, 장치 및 설비의 지역제어시스템 통합, 플라즈마제어시스템 개발과 더불어 플라즈마 최적운전기술개발과 공동연구 시스템을 위

KSTAR 제어시스템은 초전도자석 및 설비를 포함하는 대규모 장치제어시스템에서 요구되는 일반사항과 플라즈마실험 및 플라즈마 실시간제어를 위해 요구되는 특수한 요구사항을 모두 만족시키는 제어시스템으로 개발되었다. 이를 구현하기 위해서 EPICS를 적용함으로서 네트워크 기반의 분산제어 시스템을 구축하였다.
본 과제의 3단계에서는 KSTAR 장치의 초기운전에 적용하기 위한 제어시스템으로서 통합제어 시스템 개발 제작, 장치 및 설비의 지역제어시스템 통합, 플라즈마제어시스템 개발과 더불어 플라즈마 최적운전기술개발과 공동연구 시스템을 위한 기초연구를 수행하였다.
장치의 중앙제어를 위한 통합운전제어실, 운전시퀀스제어용 주제어시스템, 장치 및 인명보호를 위한 인터록시스템, 운전 및 실험데이터 관리시스템, 서버 및 실험 네트워크 시스템 등으로 구성된 통합제어시스템을 구축하였으며, 1000여개의 센서를 포함하는 토카막모니터링 시스템, 초전도자석 보호용 ？？치 검출장치 등의 지역제어시스템을 구축하였다. 또한 국내 대학과의 위탁연구와 해외공동연구를 통해 KSTAR 장치 특성에 적합한 플라즈마 제어시스템의 개발과 KSTAR를 통해 확보 가능한 운전시나리오 개발을 수행하였다.
세계의 핵융합장치는 KSTAR와 같이 장시간 안정된 운전을 필요로 하는 장치제어 시스템과 고속제어를 요구하는 플라즈마제어시스템이 동시에 필요하게 되므로, KSTAR 장치에서 구축되어진 제어시스템의 운영과 기술개발을 통해 향후 ITER를 포함하는 핵융합기술에 많은 기여가 예상된다.

Abstract ▼

$\square$ Objectives in the Third Phase
${\bullet}$ KSTAR integrated control system installation
${\bullet}$ Plasma control technology development
${\bullet}$ KSTAR data acquisition and storage system installation
$\square$ Scope of

$\square$ Objectives in the Third Phase
${\bullet}$ KSTAR integrated control system installation
${\bullet}$ Plasma control technology development
${\bullet}$ KSTAR data acquisition and storage system installation
$\square$ Scope of the Project
${\bullet}$ 1st Year in 3rd Phase Program (2002)
Machine control system basic design completion
EPICS middleware developing R&D for integrated control
MDSplus R&D for data process
Plasma shape and position control basic algorithm
${\bullet}$ 2nd Year in 3rd Phase Program (2003)
PLC-based pilot utility integration control system development
PXI-based pilot diagnostic control system development
Conceptual design of plasma control system
Collaboration with GA on operation mode development
${\bullet}$ 3rd Year in 3rd Phase Program (2004)
Pilot vacuum pumping monitoring system integration
GPS-based pilot timing system development
Initial operation scenario and AT operation mode development
KSTAR DB & GRID basic research
${\bullet}$ 4th Year in 3rd Phase Program (2005)
Vacuum vessel primping monitoring system commissioning
VME-type timing board development
EPICS-based software development
Experimental network configuration design
Plasma control system configuration design by collaboration with GA
Plasma shape control algorithm development
Access GRID system integration and operation test
${\bullet}$ 5th Year in 3rd Phase Program (2006)
Control infra systems(control room & networks) fabrication
Interlock failure mode effect analysis
Tokamak sensors installation & monitoring system development
Prototype quench detection system test
ECH heating system control interface development
First plasma scenario development
Sensor information and data management software development
${\bullet}$ 6th Year in 3rd Phase Program (2007)
Main control room and control infra system completion
Interlock system completion far the initial operation
Tokamak monitoring system fabrication and test
Quench detection system fabrication and test
Local control system integration
Plasma control system development and collaboration with GA
Data management system development for the first operation
Operation interface program development
Web based experiment data service system development

목차 Contents

• 제 1 장 서론...20
• 제 1 절 연구 목적 및 필요성...20
• 제 2 절 연구 범위...21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...24
• 제 1 절 국외 현황...24
• 제 2 절 국내 현황...30
• 제 3 장 연구개발 수행내용 및 결과...31
• 제 1 절 개요...31
• 제 2 절 KSTAR 통합 제어 시스템 개발...41
• 1. 개요...41
• 가. KSTAR 제어시스템 개발 사양...41
• 나. KSTAR 제어시스템의 구성 및 특성...42
• 2. 주제어 시스템...47
• 가. 주제어기...47
• 나. 시간동기화 시스템...55
• 3. 장치 보호 및 인명보호 시스템...90
• 가. 장치 보호 인터록 시스템...90
• 나. 방사선 안전관리 시스템...140
• 다. 개인 안전 연동 시스템...144
• 4. 데이터 관리 시스템 및 데이터 Visualization 시스템...158
• 가. 운전 데이터 관리 시스템...158
• 나. 실험 데이터 관리 시스템...174
• 다. 데이터 Visualization 시스템...197
• 5. 전산 인프라 시스템...240
• 가. 주제어실...240
• 나. 전산 서버 및 OPI 서버...253
• 다. 실험 네트워크 시스템...269
• 제 3 절 지역 장치 제어 시스템 개발...277
• 1. 개요...277
• 2. 토카막 모니터링 시스템...279
• 가. 토카막 모니터링 시스템 개요...279
• 나. 구조 및 저온 모니터링 센서 제작 및 설치...280
• 다. 구조 및 저온 모니터링 시스템 계통 설치...316
• 라. 구조 및 저온 모니터링 계측장비 설치...333
• 마. TMS 소프트웨어 개발...346
• 3. 켄치 검출 시스템...379
• 가. 개요...379
• 나. KSTAR 초전도자석 계통 켄치 검출방안...380
• 다. KSTAR 켄치 전압 검출 시스템 설계...386
• 라. 켄치 전압 검출을 위한 설정 파라미터 도출...395
• 마. KSTAR 켄치 전압 검출 시제품 제작 및 평가...405
• 바. KSTAR 켄치 검출 시스템 제작...410
• 사. KSTAR 켄치 검출 시스템 설치 및 검사...418
• 4. 진단 데이터 획득 시스템...429
• 가. 개요...429
• 나. 초기 진단 장치 구성 및 제어계 사양...429
• 다. 진단 DAQ 시스템 개발...433
• 라. 진단 장치 인터페이스 개발...455
• 5. 진공 모니터링 시스템...467
• 가. 개요...467
• 나. 진공배기계 EPICS 기반 소프트웨어 개발...469
• 다. 진공모니터링 시스템 운전화면...486
• 6. MPS 제어 시스템...492
• 가. 개요...492
• 나. MPS 제어시스템의 구성 및 특징...492
• 다. MPS 운전모드 및 주요 인터페이스...501
• 라. MPS 지역제어 운전화면 개발...519
• 7. ECH 제어 시스템...530
• 가. 개요...530
• 나. ECH 제어계의 기능...531
• 다. EPICS 인터페이스 개발 개요...533
• 라. 소프트웨어 상세설명...536
• 마. ECH 지역제어 운전화면 개발...547
• 8. 전류 전송 모니터링 시스템...558
• 가. 개요...558
• 나. 전류전송 모니터링 시스템의 EPICS 기반 소프트웨어개발...560
• 다. 전류전송 모니터링 시스템 운전화면...564
• 9. 연료주입/방전세정...570
• 가. 개요...570
• 나. 연료주입/방전세정 시스템의 EPICS 기반 소프트웨어 개발...572
• 다. 연료주입/방전세정 시스템 운전화면...575
• 제 4 절 플라즈마 제어 시스템...577
• 1. 개요...577
• 2. 플라즈마 제어 시??. 시스템 구성 및 사양...584
• 다. PCS 인터페이스 개발...594
• 라. 시스템 소프트웨어 연구개발...604
• 3. 플라즈마 제어 프로그램 개발(KPCS & KSIM)...614
• 가. KSTAR 평형 및 플라즈마 운전 조건 연구...614
• 나. Control Analysis 및 안정성 분석...623
• 다. 하드웨어 및 소프트웨어 개발 성과...643
• 제 5 절 플라즈마 최적 운전 기술 개발...649
• 1. 개요...649
• 2. 초기 플라즈마 운전 시나리오 개발...651
• 가. KSTAR first plasma 시동시나리오 개발...651
• 나. ECH 전이온화 시나리오 검증 및 보완...699
• 다. ICRH 전이온화 시나리오 연구...703
• 3. 데이터 해석 모델링 코드 개발...708
• 가. EFIT 평형복원 코드 설치 및 보완...708
• 나. TORIC 가열모델링 코드 분석 및 보완...716
• 다. B2 디버터 모델링 코드 분석 및 운용기술 습득...719
• 라. ASTRA 코드 개선 및 KSTAR 운전시나리오 모델링 연구...737
• 마. DIII-D 주요 실험 해석 코드 및 방법 조사...743
• 4. AT운전모드 개발(위탁과제)...754
• 가. KSTAR 플라즈마 제어계 및 통합운전 모델링 코드 개발...754
• 나. KSTAR AT 플라즈마 감금해석을 위한 particle simulation 코드 개발...825
• 제 6 절 KSTAR 공동 실험 인프라 개발...864
• 1. 개요...864
• 2. Access Grid 시스템 구축...864
• 가. KSTAR AG 개요...864
• 나. AG room 노드구축...865
• 다. KSTAR AG 위한 Multicast Network 테스트...868
• 3. Grid 기반의 원격실험 모니터링 시스템 개발...869
• 가. 개요...869
• 나. 원격실험 모니터링 시스템...871
• 다. 시스템 개발...875
• 라. 결론 및 향후계획...886
• 4. 실험 정보 시스템 개발...888
• 가. 개발 목적...888
• 나. 실험정보 시스템 기능...888
• 다. 실험 정보 시스템 상세 기능설명...890
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도...902
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...903
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외 과학기술정보...904
• 제 7 장 참고문헌...910
• 제 8 장 연구성과목록...929
• 1. 학술지 및 학술회의 게재 논문 목록...929
• 2. 특허 및 프로그램 등록자료 목록...934
• 3. 도면자료 목록...935
• 4. 기술보고서 목록...936