用于中性束注入器的4.2 K液氦低温冷凝泵的设计

在中性束注入器的研制中 ,大抽速低温泵的设计是其中非常重要的一部分。本文结合中性束注入器对真空系统的要求 ,介绍了中性束注入器真空系统的构成 ,并以布置于中性化室部位的低温泵为例 ,详细阐述了用于中性束注入系统的低温泵的结构设计以及抽速确定、冷凝面积确定等关键问题 ,成功设计了一套完全满足中性束注入系统对动态真空度要求的低温泵。     

用于中性束注入器的4．2K液氦低温冷凝泵的设计

在中性束注入器的研制中，大抽速低温泵的设计是其中非常重要的一部分。本文结合中性束注入器对真空系统的要求，介绍了中性束注入器真空系统的构成，并以布置于中性化室部位的低温泵为例，详细阐述了用于中性束注入系统的低温泵的结构设计以及抽速确定、冷凝面积确定等关键问题，成功设计了一套完全满足中性束注入系统对动态真空度要求的低温泵。     

中性束注入器远程数据采集系统设计

设计了中性束注入器低温冷凝泵内多点温度及中性化室真空度的远程数据采集方案,采用现场数据采集模块进行信号转换.通过数字信号传输到上位计算机进行远程数据采集,达到了对系统中的液氮温区、液氦温区和真空度等工作状态的实时监测,为分析低温冷凝泵以及中性化室的工作特性提供了依据.     

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.     

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。     

HL-2A装置中性束注入器高抽速钛泵及其实验运行分析

针对中性束注入等离子体加热过程中的高真空条件要求,借助于国际合作方式,我们为HL-2A 装置中性束注入器设计了一种大吸附面积的高抽速钛泵系统.钛泵系统抽速设计值为30万L/s,由两台大泵和一台小泵组成,两台大钛泵分别置于注入器主真空室左右两侧,小钛泵置于注入器副真空室右侧.运行实验结果表明,钛泵完全满足HL-2A中性束注入实验的要求.本文主要介绍了钛泵的工程设计和实验运行结果,简要分析了HL-2A装置中性束加热系统高抽速钛泵的运行特点.     

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。     

中性束注入器真空系统差分抽气性能优化研究北大核心CSCD

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。     

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。     

EAST-NBI低温真空系统

为了产生并维持中性束生成与传输过程所要求的洁净真空压力分布环境,设计了全超导托卡马克核聚变实验装置"东方超环"(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)的中性束注入器(Neutral Beam Injector,简称NBI)的低温真空系统。对低温真空系统的总体布局、低温冷凝屏的结构设计、冷却方式与冷量供应、运行温度的确定等关键问题进行了详细分析。通过性能测试,验证了所设计的低温真空系统能满足EAST的NBI(简称EAST-NBI)对洁净真空压力分布环境的要求。     

中性束注入器漂移管道用低温泵的设计

随着中性束注入器研究的深入开展,我们在成功地设计了一台真空室用的400 000 L/s低温泵的基础上又对漂移管道用的20 000 L/s的低温泵进行研制.本文在详细分析漂移管道特点及其对低温泵结构的特殊要求的基础上,对低温泵的结构及冷凝板的温度分布进行具体的分析.设计了一台符合中性束注入器漂移管道特殊要求的液氦低温泵.     

中性束注入器低温冷凝泵抽气性能测试平台的研制

中性束注入器用液氦低温冷凝泵抽气性能的主要影响因素是低温冷凝抽气面温度,单位时间进气量和被冷凝的气体总量.本文采用流量计法抽速测试装置;同时依据液氦温度与其饱和蒸汽压之间的变化规律,系统中采用了氦气出气压力控制单元,通过调节液氦杜瓦内压力改变液氦的温度从而实现控制液氦低温冷凝面温度;且采用压电晶体阀对单位时间进气量以及被冷凝气体总量进行精确控制;使用ZJ-12型B-A规测量测试装置内真空度.设计了仿真中性束注入器用的低温冷凝泵的测试泵,对其进行ANSYS热力学分析,从而计算出该泵的低温冷凝面积.加工组装了测试平台,并在中性束注入器的工作条件下进行实验,得到测试泵的对氢抽速为940 L/s,表明该系统能够满足测试要求,为中性束注入器低温冷凝泵设计提供实验和理论依据.     

中性束注入系统热测靶设计

介绍了中性束注入系统热测靶的测量原理,提出了热测靶的设计方案,并对测量误差进行了分析,介绍了中性束注入系统束线上束流功率和功率密度分布的测量方法,对中性束注入系统也作了简单介绍.     

“人造太阳”首获兆瓦级强流离子束

<正>我国新一代"人造太阳"实验装置EAST中性束注入系统(NBI)测试台近日在进行大功率离子束引出实验过程中,首次成功获得兆瓦级强流离子束。负责这项研究工作的研究员胡纯栋介绍,EAST中性束注入系统(NBI)测试台在实验过程中,成功获得束能量50千伏,束流22安培,束脉宽106毫秒的引出束流,离子束功率达到1.1兆瓦。测试结果圆满达到了ESAT-NBI兆瓦级强流离子源研制的阶段性计划目标。这表明我国自主研制的第一台兆瓦     

中性束注入器Tank充气特性对离子源放电的影响

利用对PV-10型压电阀定标实验,研究了中性束注入器Tank内补充气体的参数对离子源放电弧电流的影响,对比压电阀脉冲电源的脉宽和幅值,显示后者对Tank内补充气体量具有更显著的线性关系.据此进行的中性束注入器离子源放电实验结果表明,采用压电阀定标值计算获得的参数,可以稳定重复地获得最大放电脉宽达到400 ms的等离子体弧电流,为下一步向托卡马克装置注入高能中性粒子束奠定了应用基础.     

中性束注入器低温泵液氮管道压力自动控制

中性束注入器(NBI)低温泵管道液氮压力波动原因,提出模糊控制算法自动控制低温泵管道液氮压力。通过设计模糊规则表及Matlab仿真验证,实现了在NBI实验中对低温泵管道液氮压力的自动控制。结果表明,模糊控制算法对自动控制NBI低温泵管道液氮压力有较明显的效果。     

NBI离子源源头电源控制系统研究与设计

中性束注入(NBI)加热被国际聚变界公认为最有效的加热手段,其离子源源头电源控制系统的研制是中性束注入器的关键技术之一。通过研究高电压、高磁场环境对控制系统的影响,综合系统灵活性、易维护性、稳定性等诸方面因素设计了离子源源头电源控制系统,并开发了上位机监控程序、PLC程序和相关的硬件接口电路以及现场模糊控制系统。离子源源头电源控制系统为用户提供了良好的人机操作界面,经在测试平台的离子源起弧实验证明,有效地提高了NBI离子源放电实验的效率,为今后的NBI束线装置工程设计和研制奠定了基础。     

NEG泵抽气性能仿真模拟与测试系统设计

烧结型非蒸散吸气剂(NEG)泵HV400具有对氢及氢同位素有很高的亲和力,即使室温状态下也能发生吸附效应。为了适用于EAST托卡马克中性束注入器工作条件下稳定抽气,针对HV400的抽气性能开展了模拟仿真和实验研究。采用Molflow软件仿真分析了工作状态下不同进气量的压力分布规律与抽气性能,得到了系统平衡压力与进气量以及抽速随着平衡压力而变化的特性曲线,发现三种气体在10^-3～10^-2 Pa时抽速有微小起伏,表明HV400对H₂、CO₂和N₂抽气性能稳定,评估结果与实际抽速相比误差分别为1.95%、3.13%和2.09%,均在合理误差范围内。基于标准化流量计法完成了NEG泵抽速测试系统设计与平台搭建,并进行了抽速性能测试实验,实验结果与仿真模拟都验证了系统设计的可行性,且在10^-3 Pa量级下抽氢效果最好,为NEG泵在中性束注入器的真空系统设计提供了理论依据和技术支持。