HT—7超导托卡马克真空系统和真空调试实验

本文介绍了ＨＴ－７超导托卡马克装置的真空抽充气系统，质谱分析和真空测量系统。给出ＨＴ－７装置真空调试过程中的真空密封、检漏排漏、漏气率放气率和极限真空及质谱分析和放电清洗的实验结果，对有关问题进行了讨论。     

HT-7超导托卡马克真空运行的安全保护

根据HT-7托卡马克装置所处不同阶段对真空的要求不同，介绍该安全保护系统如何构建以满足不同阶段的需要。重点论述了在真空运行的各个阶段，需要监测的真空参数以及如何根据这些参数实现安全保护的。最后介绍该系统如何协同工作、保证实验顺利进行以及目前该系统的实际运行情况。     

HT-7U石墨材料在HT-7超导托卡马克装置的先行实验

通过对1种新型石墨材料进行等离子体轰击实验,近似计算出材料的热导率大约为70W／m*K,石墨可以承受高达2.41MW／m2的能流密度(实验中最大值)。模头位置及波加热条件下,石墨受等离子体轰击程度的不同,主要与轰击粒子能量有关。在等离子体能量梯度方向改变石墨位置比增加等离子体能量更易达到大的能流轰击。石墨材料的抗轰击能力及抗溅射能力都比较好,在长时间等离子体轰击情况下,由石墨材料产生的杂质足够低,不影响等离子体放电,基本上满足装置正常运行的要求。     

HT-7托卡马克中锂第一壁研究的先行试验

为了抑制等离子体杂质和减少粒子再循环,获得高品质的等离子体,HT-7超导托卡马克将进行锂限制器实验。为此需要在实验台上开展一些先行试验,以掌握锂材料操作的关键工艺;在加热和直流辉光放电下,借助光谱仪及膜厚仪得到温度与锂熔化、挥发、沉积之间的关系。实验表明在锂温度低于300℃的情况下,锂挥发不明显;从300℃到360℃,挥发速度逐渐加快;当锂温度高于370℃,锂挥发急剧增加。利用蒸发镀膜和直流辉光放电等离子体镀膜,在真空室壁沉积了约300nm的锂膜,装置真空明显改善,表明锂膜对各种气体有很强的吸附和抑制作用。实验表明锂是托卡马克装置第一壁的理想材料之一,可以用于抑制等离子体中杂质,降低氢同位素再循环,提高等离子体性能。采用锂作为HT-7限制器,有必要在安装过程中采用氩气保护,以避免锂的氧化,同时在实验期间应避免锂限制器温度过高,以防止锂的快速蒸发。     

HT—7U石墨材料在HT—7超导托卡马克装置的先行实验

通过对1种新型石墨材料进行等离子体轰击实验，近似计算出材料的热导率大约为70W/mK，石墨可以承受高达2．41MW/m2的能流密度（实验中最大值），模头位置及波加热条件下，石墨受等离子体轰击程度的不同，石墨材料的抗轰击能力及抗溅射能力都比较，在长时间等离子体轰击的情况下，由石墨材料产生的杂质足够低，不影响等离子体放电，基本上满足装置正常运行的要求。     

HT-7U超导托卡马克装置低温杜瓦的真空问题

分析了HT－7U大型全超导托卡马克装置低温杜瓦内的真空状况，对影响真空指标至关重要的磁体主机氦泄漏漏率作了计算，介绍了在试验杜瓦成功实现超导磁体正常运行的真空调试与检漏实践。     

HT-7托卡马克中破裂等离子体放电对器壁放气的影响

未来托卡马克聚变反应堆中,等离子体破裂放电会使器壁释放大量的吸附气体,对燃料恢复 、抽气系统设计、等离子密度控制等存在重要影响,在HT-7装置上破裂等离子体放电占总 放电次数的10%左右,因此研究破裂放电对器壁出气的影响具有非常重要的意义.HT-7上初 步的研究结果表明破裂放电时各气体成分分压峰值均高于正常放电,破裂后...     

EAST超导托卡马克装置真空抽气系统

真空系统在EAST全超导托卡马克装置中是非常重要的组成部分,它主要由内真空室抽气系统和外真空室抽气系统组成。内真空室抽气系统主要由主抽系统、偏滤器抽气系统、低杂波抽气系统组成,主要为等离子体的稳定运行提供清洁的超高真空环境;外真空室抽气系统主要由主抽系统、电流引线段抽气系统及低温阀箱抽气系统组成,主要为超导磁体的正常运行提供真空绝热条件。EAST真空抽气系统经过三轮物理实验的不断改造和完善,目前基本满足了等离子体物理实验的需要。     

HT-7中性束注入装置真空监控系统的设计

超导托卡马克装置HT-7中性束注入系统运行期间,实验环境中存在强磁场而要求封闭,因而对系统运行状况只能进行远距离监控,真空实时远程监控系统是整个监控系统的重要组成部分.本文介绍了真空实时远程监控系统的设计要求,讨论了该系统的硬件设计、软件设计及其工作原理,给出了部分实验结果.     

HT-7U真空抽气系统设计的可靠性分析

本文运用可靠性原理,对设计的HT-7U真空抽气系统的组成和工作流程的可靠度进行计算,获得了系统设计的可靠度参数,并结合计算结果深入分析,提出了通过更改设计和改变运行模式提高系统可靠性的具体措施.     

真空漏孔的校准方法

在检漏工作中，要定量地确定被检漏孔的漏率，需要将漏率的量值从气体微流量标准或漏率标准正确地传递到质谱检漏仪。在这个传递过程中，对参考漏孔的校准是一个很重要的环节。以国内外有关的标准和文献为基础，对真空漏孔的常用校准方法──定容变压法、恒压变容法、变容变压法和比较法分别给予分析和介绍。     

中国的超导托卡马克装置HT—7U用炭基面对等离子体材料的研究

聚变能作为一种潜在的替代能源,可以为将来提清洁和无穷尽的能源供给,引起中国政府的高度重视。一项国家大科学工程“超导托卡马克HT－7U的建造”目前正在中国科学院合肥等离子体物理研究所实施。考虑到HT－7U将运行在高热负荷和近稳态的工作条件下,研究和选取面对等离子体候选材料就显得极为重要。中国科学院山西煤炭化学研究所和合肥等离子体物理研究所合作致力于HT－7U用炭基面对等离子体材料的研究和开发。本文主要介绍了聚变能的优点,有关聚变研究的一些基本概念如托卡马克,等离子体,面对等离子体材料,壁材料和等离子体间的相互作用行为等。给出了HT－7U炭基面对等离子体材料的主要结果。相关的具体研究结果将在后续文章中给予报道。     

基于EPICS的EAST真空集控系统设计

全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)是2006年建成的世界上第一个全超导托卡马克。为进一步提高装置在长脉冲、高参数模式下的运行能力,2020年装置进行了包括真空系统在内的大规模升级改造。真空控制系统除了硬件架构调整外,也采用了全新的应用框架对软件进行重构。本文介绍了一种基于实验物理与工业控制系统(EPICS)的大型真空集控系统的设计和实现的方法,并提供包括通信、数据归档、报警、人机交互等在内的集成方案。经过实验运行,新的控制系统不仅实现了约600余套设备的全参数监控,其在系统的扩展性、可靠性以及生态的开放性等方面有着无可比拟的优势。为下一代聚变装置控制系统的研发奠定了基础。     

基于PLC的真空泵性能参数自动检测系统设计

本文介绍了一套基于西门子S7-1200 PLC开发的、以触摸屏为人机交互界面的真空泵性能参数自动检测系统。该系统可实现真空度、抽速、温度、转速、电流电压等性能参数的自动测量、采集、处理、储存,并在人机界面以参数、图表等多种形式进行显示等功能。系统在运行过程中可自动判断设备运行安全性并报警,同时上传相关数据至上位机。本文从该系统的总体方案设计、硬件组成和软件编程三方面进行了深入探讨。     

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。     

超高/极高真空校准装置的研制

超高/极高真空校准装置由极高真空(XHV)系统、超高真空(UHV)系统、流量分流系统和供气系统四部分组成。使用磁悬浮涡轮分子泵和非蒸散型吸气剂泵组合抽气,在XHV校准室获得了10-10Pa的极高真空;提出了分流法校准真空规的方法,使校准下限延伸到10-10Pa;利用非蒸散型吸气剂泵对惰性气体无抽速的特性,使用惰性气体校准时,减小了校准下限的不确定度;提出了采用线性真空计测量激光小孔分子流流导的方法,减小了小孔流导的测量不确定度。校准装置复合了分流法、压力衰减法和直接测量法对真空规进行校准,压力校准范围为10-1Pa~10-10Pa,合成标准不确定度为0.41%~3.5%。     

HT-7U装置纵场超导磁体线圈盒冷却模式分析

超导纵场磁体的线圈盒不仅是HT-7U装置上质量最大的冷质部件，而且是最重要的冷质部件之一。针对超导纵场磁体的线圈盒结构的复杂性和应用的特殊性。较为详细地分析了HT-7U装置线圈盒上的热负荷来源，给出了线圈盒盒体冷却设计的基本要求并对线圈盒冷却模式进行了初步分析。     

HT-7U超导磁体导体摩擦系数的测定

HT－7U超导托卡马克的纵场磁体（TF）和极向场磁体（PF）都将采用3.8K超临界氦迫流冷却的CICC（Cable in Conduit Conductor）。描述了HT－7U超导托卡马克CICC的摩擦阻力实验。实验采用常温的氮气作工质，雷诺数Re范围达到300－6000。利用Katheder经验公式对实验的摩擦阻力系数进行了重新拟合，它与经验公式的计算结果存在一定的误差。给出了适于测试导体摩擦阻力系数的经验公式，以及导体在工作状态下的摩擦阻力损失。