HL-2A抽气偏滤器系统方案

HL-2A抽气偏滤器系统由原ASDEX的19个钛球升华器和一套特殊结构的低温泵模件组成。低温泵对H2的效抽速约为5m^3S^-1。     

CFETR堆芯真空室抽气系统的初步设计

根据中国聚变工程实验堆(CFETR)堆芯真空室的尺寸、偏滤器工作气压及抽气要求,模拟计算出低温泵在偏滤器口对燃料粒子的有效抽速约43 m~3/s,运用粒子平衡法计算出堆芯真空抽气所需的低温泵的数量,并验证了氦灰抽除的可行性和分析了低温泵对氚滞留的情况。通过计算堆芯真空室抽极限真空所需要的抽速和前级抽气系统的平均有效抽速,初步设计了维持泵的数量和预抽气的前级泵组。CFETR堆芯真空抽气的初步设计为后续真空系统的工程设计及建造提供了理论依据。     

中性束系统大抽速低温泵的初步设计

HL-2A装置即将开展改造和升级,升级后的HL-2M将在中后期开展近10 MW的中性束实验.随着中性束系统功率和脉冲宽度的增加,常规的真空抽气系统将不能满足要求,需要开展大抽速洁净真空获得技术的研究.在大量调研的基础上,结合作者在德国IPP的工作经验,初步设计了用于HL-2M装置的4 MW束线的大抽速低温泵.本文阐述了用于中性柬柬线的低温泵的工作原理和基本结构,针对HL-2M中性束真空系统的需求进行了设计和计算,并对结构上面临的主要技术难点进行了分析和说明.     

EAST装置等离子体放电真空室抽气系统抽速标定及应用

真空系统是聚变装置的重要组成部分,EAST真空系统包括等离子体放电真空室和低温超导真空室。等离子体放电真空室又称内真空室。内真空室抽气系统直接影响装置的粒子排出,关系到高参数等离子体放电获得。EAST装置升级改造后的内真空室抽气系统主要包括主抽管道抽气子系统、偏滤器抽气子系统和低杂波加热系统抽气子系统,整个抽气系统使用了6台分子泵、14台外置低温泵和2套内置低温泵。采用粒子平衡的方法,对内真空室抽气系统各子系统进行了抽速标定。实验结果表明,最佳抽气性能区间在5×10^-4～5×10^-3 Pa,并且随着真空室压力增大或者减小,各子系统的抽气速率均下降。对比改进前后的内真空室抽气系统的总抽速,改进后的最大抽速可达170 m³/s,总体抽气速率提升20%左右。在百秒量级等离子放电参数下,利用标定的抽气速率数据初步评估了燃料粒子的滞留情况。本研究为等离子体放电的壁滞留与再循环控制以及其他相关物理实验开展提供了数据支持。     

新型吸气剂泵真空测试系统的搭建与实验研究

烧结型非蒸散吸气剂泵HV800(意大利SAES公司生产)具有抽速大、抽气容量高、安装维护简单等优点,可能适用于EAST托卡马克偏滤器抽气,提高该区域粒子排出能力。本文搭建了一套极限真空5. 1×10-7Pa、具备抽速定量标定的真空测试系统,对HV800开展了对氘气抽速的标定实验。研究结果表明在偏滤器工作气压下,平均抽速可达240 L/s。经评估HV800应用于EAST的初步方案,偏滤器区域会增加5×104L/s抽速,并可连续运行20 h以上,是有效提高EAST偏滤器粒子排出能力的可行选择。     

新型吸气剂泵真空测试系统的搭建与实验研究北大核心CSCD

烧结型非蒸散吸气剂泵HV800(意大利SAES公司生产)具有抽速大、抽气容量高、安装维护简单等优点,可能适用于EAST托卡马克偏滤器抽气,提高该区域粒子排出能力。本文搭建了一套极限真空5. 1×10-7Pa、具备抽速定量标定的真空测试系统,对HV800开展了对氘气抽速的标定实验。研究结果表明在偏滤器工作气压下,平均抽速可达240 L/s。经评估HV800应用于EAST的初步方案,偏滤器区域会增加5×104L/s抽速,并可连续运行20 h以上,是有效提高EAST偏滤器粒子排出能力的可行选择。     

喷嘴角度对水银扩散泵抽气性能影响的DSMC模拟研究

扩散泵由于其大抽速、连续稳态工作的优点,有望应用于未来聚变堆的偏滤器抽气系统中,以降低目前托卡马克装置中广泛采用的捕集式低温泵所带来的高氚存储量问题。由于氚相容性的限制,目前的商业油扩散泵无法直接应用于聚变堆中,水银将是理想的扩散泵工作介质。为了支持未来聚变堆偏滤器抽气系统的水银扩散泵设计,需要针对水银扩散泵开展设计优化研究。本文采用直接模拟蒙特卡洛方法,基于KT-150扩散泵结构,研究了喷嘴角度对水银扩散泵的抽气速度及水银返流率的影响。结果表明喷嘴角度为45°时能够达到最佳的抽气速度1.53m^3/s,同时返流率没有显著提升。     

三腔滑片式真空泵的几何理论与性能研究北大核心CSCD

滑片式真空泵的排气量偏小、抽气速率低限制了其应用场合。本文利用正弦螺旋线提出了一种新型的三腔滑片式真空泵,并对其工作性能进行了理论与试验研究等几何尺寸下,三腔滑片式真空泵相比双腔简谐结构形式排气量可提高37%;三腔滑片式真空泵的抽速可达1 L/s,极限压强能够达到13 kPa。三腔滑片式真空泵的抽速更快,缩短了滑片式真空泵达到指定压强的抽气时间,很好地验证了理论模型。对于开发新产品具有重要的参考价值。     

三腔滑片式真空泵的几何理论与性能研究

滑片式真空泵的排气量偏小、抽气速率低限制了其应用场合。本文利用正弦螺旋线提出了一种新型的三腔滑片式真空泵,并对其工作性能进行了理论与试验研究等几何尺寸下,三腔滑片式真空泵相比双腔简谐结构形式排气量可提高37%;三腔滑片式真空泵的抽速可达1 L/s,极限压强能够达到13 kPa。三腔滑片式真空泵的抽速更快,缩短了滑片式真空泵达到指定压强的抽气时间,很好地验证了理论模型。对于开发新产品具有重要的参考价值。     

基于4 K制冷机的低温泵抽气单元性能分析

中性束注入实验单元系统调试和小尺寸样机验证测试需要真空环境支持,针对实验气体负载性质与真空要求,探索研制外置式制冷机低温泵。设计了一种基于单台4 K制冷机的低温泵并开展抽气单元性能分析,采用ANSYS热分析方法研究抽气单元热学性能,得到了不同气体热负载下的温度分布,结果表明,抽气面温度处于5 K左右,能够有效抽除H₂、He等难凝性气体。采用MOLFLOW对连接抽速测试系统的低温泵进行了气体粒子运动模拟,验证了抽气单元设计的合理性,并模拟得到气体捕获系数为0.409;探究了气体负载对抽气性能的影响,结果表明,受温升影响,泵的抽速波动较小,抽气性能良好。研究方法与结果为实验用制冷机低温泵的研制提供了有益参考。     

带有整体式K20致冷机的低温泵在真空淀积工艺中的应用

用致冷机工作的低温泵证明在研究和发展中是十分成功的。同普通真空泵相比，这种低温系统具有抽速大，获得无碳氢物真空、工作范围宽和操作成本低的优点。Ｋ２０型双级致冷机同在冷凝和吸附下抽气的低温泵组合在一起。本文讨论了这种泵的结构和性能。通过商用镀膜机的操作，测出了泵对氮、氢和水蒸汽的抽速以及容器压力对抽气时间和抽降周期数的曲线关系。测量结果表明，这种冷凝和吸附面设计合理的低温泵大大地超过了今天所使用的各种类型泵。     

HL-2M装置真空室预抽气系统的研制

通过搭建HL-2M真空室整体预抽气系统,对真空室的设计、加工和安装工艺是否达到超高真空技术要求进行了试验检测.采用三套分子泵机组和一套低温泵机组作为主抽系统,对HL-2M真空室进行了预抽,72小时后真空室真空度达到3.7×10-5Pa,超过了预期的预抽真空度.在本底真空度为3.7×10-5Pa的条件下采用静态定容法测试...     

非蒸散型吸气剂泵(NEG)对N_(2)气的抽气特性研究北大核心CSCD

非蒸散型吸气剂泵(NEG)是采用过渡族金属材料的吸气特性制作成的真空泵,用于超高/极高真空环境的获得及气体的纯化等方面。本文研制出吸气剂泵性能测试系统,研究了非蒸散型吸气剂泵对N_(2)气的抽气特性,分析了影响抽气性能的因素。研制的系统采用标准流量抽速测试方法,采用固定流导法流量计提供(10^(-5)~10^(-8))Pam^(3)/s的标准气体流量,可在测试罩内获得(10^(-2)~10^(-5))Pa的气体压力下实现抽速测试。实验结果表明,NEG泵激活后处于最佳抽气状态,当抽速下降之后可在超高真空条件下放置一段时间将抽速恢复至初始状态,但泵的整体抽气性能发生一定变化;当泵连续抽气时,抽速随着吸气量的增大而逐渐减小,随着泵抽气压力的增大而减小。     

低温泵的特性和原理

低温泵是一种利用温度极低的冷却表面(≤77K)的冷凝作用,把气体从系统内部排除的真空泵。60年代以来,低温抽气在真空的获得和应用中有了越来越广泛的应用。低温泵是一种清洁的真空泵。因为低温介质只是一种对泵的抽气表面起冷却作用并在封闭容器中存贮或循环的冷剂,因而不与真空空间发生任何接触。这一特点对于某些要求清洁无油的真空系统来说是至关重要的。低温泵对大多数气体都能获得极低的分压和极高的抽速。当低温泵在液氦介质下工作时,还具有很大的实际抽气能力和抽气的无选择性(氦除外)等优点。     

微型溅射离子泵极小抽速精确测量的意义和难点

抽速小于10~(-4)m~3/s量级的微型溅射离子泵在航天载荷产品、电子器件、科学仪器领域应用广泛,现有的抽速测量方法都大于10~(-2)m~3/s量级,无法解决极小抽速精确测量的急需。制约抽速测量的主要原因是测量用电离真空计本身的抽速在10~(-5)～10~(-4)m~3/s量级,与被测微型真空泵抽速在同一数量级,以及现有测量方法无法适用于极小抽速的测量。在论述微型溅射离子泵极小抽速测量的重要意义及分析其难点的基础上,调研了极小抽速测量研究的最新进展,提出了极小抽速测量的构想,期望能为实现微型溅射离子泵极小抽速的精确测量提供帮助。     

EAST装置中新型吸附剂泵（NEG）抽速标定研究

粒子排出是控制燃料粒子再循环、提升等离子体性能的关键因素之一。因此研究了新型吸附剂泵（NEG）在粒子排出技术中的潜在应用。NEG泵基于ZAO新型合金材料制成,对氢及其同位素抽速大、容量高,安装、运行、维护简单,兼容等离子体环境,适用于偏滤器区域的超高热流和复杂的空间结构。在EAST托卡马克装置安装4套HV800模组,开展了定期的抽速标定、再生研究以评估其周期性能变化。EAST真空室壁表面积较大,金属壁放气、杂质气体影响NEG泵抽速计算。通过计算EAST整体漏放率与氢及其同位素放气率,利用计算机模拟抽气过程,提出了一种用于修正NEG泵抽速的方法。研究结果表明在偏滤器区域工作压力下,对氘平均抽速可达1 200 L/s。     

国内部分

90068 制冷机的负载对低温泵抽气特性的粉影响真空,1989,(5),1～6 讨论了制冷机负载特性的变化对现代低温泵的抽速、极限压强、抽气容量等抽气特性的影响。作为现代低温泵冷源的微型制冷机,在某些工况下,实际净制冷量随制冷温度、氦压力差等因素而变化,一级冷头负载的大小对二级冷头温度也有明显的影响。当影响严重时,会使泵无法工作。提出了维持低温泵正常工作的办法。     

何氏系数的定义、表达型式及其应用

本文介绍了1932年何增禄先生为了评价扩散泵各种喷咀结构的抽气效率,在他的论文中首先提出了"抽速系数"(Speed Factor)的定义和表达式.这个系数的提出促进了扩散泵性能有很大的提高,结构也有很大的改进.人们为了表彰他这一贡献,将这个系数定名为"何氏系数"(Ho Coefficient).后来人们以泵口直径为标准来评价泵的抽气效率,将这个系数又分别定义为:"何氏系数"为泵的实际抽速与泵体内径与顶喷咀外径之间的环形抽气面积上按分子泻流计算的理论抽速之比;而"抽速系数"则为泵的实际抽速与泵入口断面积上按分子泻流计算的理论抽速之比.这两个系数之间有一定的换算关系.德国学者Jaeckel(亚开尔)和Nller(缪勒)分别又给何氏系数提出了新的表达型式,便于计算.使何氏系数更加完善,在一些高真空泵的设计和改进上得到了广泛地应用.     

油增压泵一种简略计算方法的介绍

一、概述 油增压泵是用来获得10-2～10-3乇压力的主要真空泵之一,它也可以做为油扩散泵的前级真空泵。这种泵的极限真空约为10-4乇。在10-2～10-3乇内有较高的抽气速率(泵口单位面积抽速为2.5～3.5升/秒·厘米2),当泵口压力再增加时,虽抽气速率有所下降,但抽气量却有一定的增加。因为油增压泵在10-1～10-3乇内工作,所以相同口径的油增压泵的抽气量是油扩散泵的几十倍。它的最大反压力一般为1～6乇。油增压泵的另外一些特点是当前级管路压力不超过泵的最大反压力时,有不变的抽气特性和对氢气有较空气为高的抽速以及结构简单,易于制造和操作简…     

制冷机的负载对低温泵抽气特性的影响

现代低温泵的冷源是微型制冷机。制冷机在某些工况下，实际净制冷量随制冷温 度、氦压力差等因素而变化，一级冷头负载的大小对二级冷头温度也有明显的影响。本 文着重讨论了制冷机负载特性的变化对现代低温泵的抽速、极限压强、抽气容量等抽气特 性的影响。