中性束注入器真空系统差分抽气性能优化研究

中性束在真空室内传输的过程中需要一个真空梯度分布的环境,EAST中性束注入器(NBI)的真空室采用差分式结构来满足真空梯度分布的要求。真空室内气体挡板安装位置的不同会影响真空空间气体分子密度分布,从而对真空梯度的分布产生影响。运用Molflow软件模拟分析气体挡板在不同安装位置情况下,真空室内真空梯度和后低温冷凝屏热负荷分布的分布情况,分析得出了L=1.35～1.38 m是气体挡板最佳的安装位置。为CFETR NBI真空室的真空梯度的设计提供一定的借鉴和参考。     

基于Monte-Carlo方法模拟分析NBI真空压力分布的研究

中性束注入装置是产生高能中性粒子以加热托卡马克等离子体的装置。NBI真空压力分布是影响中性束传输效率特别是再电离损失的关键因素之一。研究分析了超导托卡马克实验装置中NBI的工作原理和结构特点,建立了EAST NBI的几何与物理模型,利用Monte-Carlo方法建立NBI主真空室内分子运动及碰撞的数学模型,并运用Matlab软件编程实现对NBI主真空室内真空压力分布的模拟计算,得到主真空室内三段区域在进气过程中的气体分子三维分布图和平均压力变化曲线。研究可为EAST NBI主真空室内的中性化室、偏转系统、低温抽气系统的结构设计提供指导。     

基于M-C方法模拟分析NBI真空压力分布的影响因素

中性束注入装置(Neutral Beam Injector,NBI)是产生高能中性粒子束用以加热托卡马克等离子体的装置.NBI真空压力分布是影响中性束传输效率特别是再电离损失的关键因素之一.本文研究分析了HT-7托卡马克NBI实验装置的工作原理和结构特点,利用Monte-Carlo方法建立NBI实验装置主真空室及飘移管道内分子运动及碰撞的相关模型,并进行编程实现对NBI实验装置真空压力分布模拟计算.模拟计算和实验结果表明:主真空室低温冷凝泵抽速为4×105L/s时,主真空室压力在脉冲充气过程中维持在10-3Pa量级;飘移管道低温冷凝泵抽速为4×104 L/s时,飘移管道压力维持在10-4Pa量级.文章的结论为中性束传输过程中再电离损失的研究提供了理论依据.     

中性束注入器低温真空空间气体温度分布模拟研究

中性束的生成与传输过程需要真空梯度分布环境,准确掌握真空室内的真空度及其分布对中性束的调试和运行有非常重要的意义。受低温真空空间不同区域的器壁温度影响,真空室内空间气体温度具有特定的分布特性,该特性对准确测量并最终确定其真空度有关键性影响。本文基于Molflow软件模拟分析了全超导托卡马克中性束注入器(EAST-NBI)真空室内的气体分子碰撞频度和气体分子数密度分布,获得了真空空间不同区域的气体温度分布,为根据温度分布修正特定真空测量点的测量结果提供了依据,提高了真空度的测量精度。     

中性束注入器真空系统设计

中性束注入器（NBI）真空系统的性能对束传输效率以及整个束线内相关部件的使用寿命与使用安全影响极大。本文结合中性束注入器对真空系统的要求，对真空室的结构选择及气源分布进行了分析并对各气源的气量大小进行了计算。为NBI设计了一套以4．2K液氦低温冷凝泵为真空主抽泵并配以涡轮分子泵机组的抽气系统，采用此真空系统的NBI系统具有良好的真空性能。     

基于M-C方法的EAST-NBI束流输运空间气体粒子分布模拟

中性束注入器(Neutral Beam Injector,简称NBI)是产生高能中性粒子辅助加热托卡马克(EAST)等离子体和驱动电流的装置。基于EAST-NBI装置,应用稀薄气体动力学理论研究分析了EAST-NBI束流输运空间气体粒子物理行为及特征,建立EAST-NBI束流输运空间物理模型,采用蒙特卡罗(M-C)方法及Matlab软件对EAST-NBI束流输运空间气体粒子进行三维编程数值计算模拟,得到EAST-NBI束流输运空间气体粒子分布规律及真空压力呈梯度分布规律。经NBI实验运行验证,吻合NBI实验运行工况,且实现了其真空低温系统的差分功能。为EAST-NBI装置关键部件的结构设计和优化提供工程经验。     

SSRF增强器真空系统设计和真空室研制

为减少增强器弯转磁铁的交变磁场在真空室内感应的涡流对主磁场的干扰，SSRF增强器采用了椭圆截面的薄壁不锈钢真空室，并成功研制出样机，本文描述了增强器真空系统总体设计、真空室的材料选择、结构设计和物理计算（如涡流对主磁场的影响、真空室的真空负载变形、同步辐射光对真空室温升影响和真空室内压强分布），介绍了加工工艺。     

上海光源储存环不锈钢真空室

铝合金和不锈钢都适合制造上海光源储存环的真空室,但各有特色,从而导致不同的加工和成本问题.实质上,不锈钢真空室可以看作是铝合金真空室的一个"内核".上海光源最终采用了不锈钢真空室,其主要理由是加工铝合金真空室时要用数控床切削掉约一半的材料,而加工壁薄不锈钢真空室几乎没有材料的损失.因此,经费大量节省和加工周期大大缩短.但结构复杂的薄壁不锈钢真空室的尺寸精度要做到和机加工铝合金真空室相当,难度极大.在研制了多个样机后,终于解决了成形片尺寸公差和焊接变形等难题,定型了工艺和工装,真空室的尺寸公差得到了控制.长度约3m的每段真空室的平面度和直线度的公差都小于1mm.真空室经900℃真空退火后,焊缝处的导磁率从2.5下降到1.02.真空预调试后真空室内达到5×10 -9Pa的极限真空.400m真空室现场安装后的位置公差都小于2mm.     

真空冷却中的气体温度变化特性研究

为了研究真空冷却过程中温度与压力的变化关系以及在抽空与回气时对温度的影响,采用自制的食品真空冷却试验台,以水为对象对冷却过程中及冷却结束后复压过程中真空室内不同位置点的气体温度变化情况进行了多组实验,通过对实时反馈的温度、压力等相关模拟量变化情况进行比较分析,发现真空室内气体随压力、水温等发生变化,真空室内气体温度会出现反复,特别是在真空复压过程中气体温度较之环境温度要高出很多。     

中性束注入器低温冷凝泵性能测试

中性束注入器(NBI)是一套用来产生高能带电粒子并进行中性化的设备.优良的动态真空特性是NBI获得高的束传输效率的重要保证.对布置于NBI主真空室的低温冷凝泵进行了低温抽气特性测试,结果表明,使用该泵能获得满足NBI要求的动态真空.     

上海光源储存环真空系统

上海光源储存环真空系统已于2007年底建成并开始运行.这个真空系统采用了双室结构的薄壁不锈钢真空室,其尺寸公差都小于1mm,真空室安装位置公差都小于2mm;分散的吸收器有序排列在抽气室内,把同步辐射光准直并引入光束线,同时吸收废弃的同步辐射光,把热量转移到真空室外;波纹管内的高频屏蔽机构为单指型,避免了指间接触力和磨擦;(SIP+NEG)复合泵、SIP和TSP共用,采用合理的激活NEG泵和升华钛丝的工艺程序,提供了强大的抽速和容量.真空预调试时各段真空室内的极限真空都达到5×10 -9Pa.全环真空室安装并连通后,大部分真空室不烘烤,只烘烤全环真空泵的情况下,极限真空达到2×10 -8Pa.储存环运行在束流剂量260Ah、能量3.5GeV、流强220mA时,动态压强为0.8×10 -7Pa,束流寿命21h,达到了真空系统的设计指标1.33×10 -7Pa.     

梯度反射率镜的设计及镀制

针对所设计的单横模Nd：YAG激光器谐振腔对梯度反射率镜的设计要求，以及遮蔽挡板是实现梯度反射率镜的重要内容，论文建立了精确设计遮蔽挡板的数学模型，提出了设计遮蔽挡板的算法，编程计算出具体的遮蔽挡板的孔径尺寸及安放位置，并分析模拟了遮蔽挡板的位置误差对反射率分布的影响。最后，根据遮蔽档板的设计与模拟分析，实际镀制出与设计目标相吻合的梯度反射率镜。     

向真空室内充气时间的计算

真空系统的操作中总有对真空室的抽气 过程和向真空室的充气过程,二者是相反 的。关于对真空室抽气时间的计算在有关的 书籍中都有阐述,本文介绍一种向真空室充 气时间的计算公式和测量结果。 真空室内的工艺操作周期结束以后,需 要向室内充入大气。当内外压力相等时,方 可打开     

铜铍合金二次发射体激活条件的研究与16级电子倍增管的性能

在质谱分析技术中,为了提高对被分析成份的最小可检能力和实现快速分析,常采用一个放大离子流的电子倍增装置——离子检测器。检测器分 Daly 型和开式两种。Daly 装置由安装在真空室外面的光电倍增管和真空室里面的离子—光子转换系统构成。在精心的设计和严格的工艺条件下,它可达到很低的最小可检能力。开式装置则是在真空室内和质量     

EAST装置等离子体放电真空室真空泄漏研究

真空系统是EAST全超导托卡马克装置安全稳定运行的基础保障系统,真空泄漏会影响等离子体放电并对真空设备造成严重的损坏。随着EAST逐步地升级与改造,真空系统变得更加复杂,同时设备逐渐老化,导致泄漏的风险逐年增大。介绍了EAST内真空抽气系统、真空测量站及漏率实时监测系统。根据真空室压力变化数据,采用静态升压法分析了内真空室漏放率,计算出内真空室在等离子体放电前整体漏放率约为2.2×10^-4 Pa·m³/s。基于历年发生泄漏故障时的压力和残气成分数据,对EAST装置内真空室在不同运行阶段的不同类型泄漏进行了分析。研究发现,发生的泄漏位置不同、泄漏介质不同、器壁条件不同,在残气成分特征上表现差异较大。根据泄漏的特点,采取了不同的泄漏处理方式。研究结果可为及时准确地判断和处理EAST及未来聚变堆真空室的泄漏提供参考。     

HL-2A装置器壁处理质谱分析

为了对HL-2A装置升级改造后的器壁处理效果展开分析，使用四极质谱计对HL-2A装置壁处理过程中或壁处理前后的残余气体进行了质谱测量。利用粒子平衡方程和质谱图变化分析了直流辉光放电清洗过程中的气体成分变化。研究了HL-2A装置壁处理的性能并优化了He+D₂-GDC的氦氘比例参数。结果表明：HL-2A装置真空室烘烤除气后，残余气体中H₂O所占百分比由烘烤前的92%降至56%，真空室真空度达到2.2×10^-5Pa；在不同阶段利用H₂-GDC、He-GDC、He+D₂-GDC进行壁处理消除了真空室内部件升级改造对壁处理造成的不利影响，保障了HL-2A装置等离子体放电实验的开展。     

HIAF强流重离子加速器真空室烘烤功率计算及热-结构耦合分析

针对薄壁真空室的使用特点,首先利用ANSYS有限元软件进行结构优化设计。其次通过理论计算和数值模拟相结合的方法计算出真空室烘烤功率,并给出在达到热平衡后真空室的温度分布规律。此外采用间接耦合法得到薄壁真空室在热-结构耦合状态下的变形及应力分布规律,结果表明升温阶段损失功率随时间而逐渐增加,真空室达到热平衡后损失功率保持恒定;仅大气压作用下真空室被压缩,高度方向的变形占主导地位,在烘烤过程中热载荷带来的影响较大,真空室长度方向的变形占主导地位;由于气体载荷和热载荷在某一点处所引起的应力方向不一致,所以真空室在热-结构耦合作用下的最大应力不是各个载荷应力值的线性叠加。     

旋片式机械真空泵的使用与维修

旋片式机械真空泵是量大面广的最基本的真空获得设备之一。它可单独使用,也可作为高真空设备的前级泵,其工作原理是:该泵是一种容积泵,它借助于旋片将泵腔分成两个气室,不断旋转使气室内气体有规律的膨胀、压缩,最后由排气孔排出。它有单级及双级之分,目前国产单级泵甚少,故以双级泵为主予以介绍。 双级旋片式机械真空泵有两个真空室,即高真空室I和低真空室II,两者前后串联,转子同向等速旋转,低真空室是高真空室的前级在抽大气的瞬间,被抽容器中的气体经过进气管道1进入高真空空.再由气道4进入低真空室,由于此时气体密度大、压力高,分别由…     

真空冷却过程中气体温度变化特性的研究

为了研究真空冷却过程中真空室内气体温度的变化特性，以水为实验对象，在真空室内布置了压力及多个温度测点，进行多组真空冷却实验，从而测得在抽真空和复压过程中真空室内的压力和各点的气体温度值。研究表明，当真空室内压力发生变化时，真空室内气体温度的变化具有某些特征，并且气体温度还受容器壁温、水温等的影响，本文针对这些特征进行了相关实验及理论分析，并得到了相似的变化规律。     

高真空动密封装置

在近代科学实验和工业生产中,经常碰到需要在真空室外面操作真空室里面的试验和物件。如真空镀膜中的挡板和零件的驱动,就需要用动密封来解决。在真空低于1×10-4托时用几个O型橡胶圈可以解决上述问题。其缺点:磨擦力大,不灵活、传动效率低。对高真空的动密封问题也曾有人想用谐波传动来解决,但制造工艺复杂,零件加工精度要求高,致使成本昂贵。为了在高真空中测量重力加速度,需将落体在真空室内反复下落上千次,操作试件的动密封是一个关键问题、我曾制作了一种高真空动密封部件,效果很好。它的原理如图1所示:当①输入一回转运动时,由于输出…