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真空与低温
真空与低温

李得天

季刊

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真空与低温/Journal Vacuum and Cryogenics北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊着重反映真空与低温这两门学科在现代科学技术中的应用和发展。
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    中国环流三号多发破碎弹丸注入器初步工程设计

    胡毅曹曾曹诚志徐红兵...
    295-301页
    查看更多>>摘要：多发破碎弹丸系统是中国环流三号(HL-3)托卡马克装置开展破裂缓解实验研究的必备系统.依据HL-3装置的运行参数及物理需求开展了多发破碎弹丸注入器的初步工程设计.重点开展了弹丸基本参数的设计以及发射、破碎方式等选型,结合多发破碎弹丸注入器的系统设计及工艺布局,通过热力学分析对初步工程设计方案进行了确认.弹丸注入器的制备系统采用原位冷凝和气动加速的方式分别制备和发射共计三颗弹丸,弹丸尺寸分别为一颗Φ7 mm、两颗Φ5.5 mm,长径比为1.3,设计发射速度为200～300 m/s.

    中国环流三号破碎弹丸注入破裂缓解弹丸注入器工程设计

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    屏蔽罩开启过程冷冻靶热辐射屏蔽方案研究

    傅智莹李翠阴实开吴昊...
    302-310页
    查看更多>>摘要：在激光惯性约束核聚变的点火过程中,低温屏蔽罩的移除会使大量外界环境辐射进入冷冻靶,燃料靶丸温度场的变化直接影响燃料冰层的质量.针对六端直柱腔冷冻靶展开数值模拟研究,建立了多层热辐射屏蔽结构的三维全要素模型,基于Boussinesq假设和离散坐标辐射模型,研究了低温屏蔽罩的开启速度及不同热辐射屏蔽结构等因素对靶丸温度场特性的影响.结果表明:增大低温屏蔽罩的开启速度,会加快靶丸表面温度上升的速度,并缩短最大温差峰值出现的时间和温度场的稳定时间;采用辐射屏蔽片结构优于二级冷屏,能有效减少外界高温辐射热冲击的影响,可以使低温屏蔽罩开启后靶丸表面的温升降低 44.3%,最大温差的峰值降低 45.2%,温度场稳定所需的时间减少 5.3%;提高屏蔽片的表面发射率,缩小屏蔽片与硅臂间的距离可以进一步降低屏蔽罩开启过程中靶丸表面的温升和温度场均匀性的恶化程度.研究结果可为冷冻靶固定式热辐射屏蔽结构方案的选择以及低温屏蔽罩开启过程靶丸表面温度场的控制提供理论指导.

    冷冻靶热辐射屏蔽结构温度场特性数值模拟

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    低温靶封口膜上铝镀层开裂对靶丸及冰层的影响分析

    陈冠华刘艳松王凯代飞...
    311-317页
    查看更多>>摘要：针对低温靶封口膜上铝镀层开裂现象,使用实验方法和CFD仿真方法研究了其对冰层均匀性和靶丸温度场均匀性的影响.通过实验方法确认了封口膜铝镀层开裂的原因是填充气体压力过高.通过CFD模拟方法对比了三种不同的开裂位置.结果表明,低温靶封口膜铝镀层开裂会使靶丸温度场均匀性变差,从而导致冰层均匀性恶化;为避免铝镀层开裂,应控制封口膜内外压差,对实验用靶来说应控制在 10 kPa以内;实验中填充气体压力过高引起的铝镀层破裂方式应为整体开裂;封口膜中心区域铝膜开裂对靶丸温度场均匀性的影响最小,外围开裂影响最大.

    低温靶铝镀层开裂辐射温度场

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    基于光纤光源的积分球内氘氘冰层红外均化设计

    代飞王凯林伟黎军...
    318-324页
    查看更多>>摘要：惯性约束聚变实验要求低温靶的冰层均匀性小于 1 μm.针对高均匀全固态氘氘冰层均化时缺乏β衰变热的问题,提出了基于光纤光源照明的积分球红外光均化方案.采用光线追迹耦合温度场的仿真技术,数值研究了光源位置以及入射角度对低温靶温度场的影响规律.研究结果表明,当红外光源功率为 2.25 mW,入射位置Z=-7.3 mm,水平旋转角度为 157.5°,冰层平均体加热率为 24 000 W/m3 时,能够使冰层内表面最大温差满足0.1 mK的要求,满足冰层均化所需的温度场要求.本研究为后续进行基于积分球系统的红外均化低温靶制备实验提供了理论指导.

    惯性约束聚变低温靶红外均化

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    中国环流三号(HL-3)壁处理系统研制

    曹诚志颉延风胡毅黄向玫...
    325-330页
    查看更多>>摘要：托卡马克装置壁处理系统对获得高真空、洁净的器壁条件至关重要.介绍了中国环流三号(HL-3)装置真空系统中的壁处理各子系统设计及研制概况.分析了壁处理系统调试运行过程和特点,设计了烘烤系统和直流辉光清洗系统的运行方案.分别对烘烤系统、直流辉光清洗系统以及射频辅助直流辉光放电系统的首次运行结果进行了讨论.通过应用壁处理系统,配合真空抽气系统,HL-3装置真空系统运行达到预期目标,初始放电前装置最小压力达到2.4×10-6 Pa.

    中国环流三号壁处理系统烘烤系统直流辉光清洗射频辅助直流辉光

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    HL-2A装置硅化镀膜壁处理控制杂质行为研究

    黄向玫曹诚志胡毅周军...
    331-335页
    查看更多>>摘要：硅化壁处理能有效控制等离子体杂质和再循环水平,是HL-2A装置的常规壁处理手段.介绍了HL-2A装置的硅化壁处理系统以及硅化镀膜壁处理控制杂质行为的主要研究进展.HL-2A装置硅化壁处理系统包括离线硅化和在线硅化壁处理系统,分别采用辉光放电辅助沉积以及等离子体放电辅助沉积进行硅化镀膜壁处理.实验结果表明,离线硅化壁处理后氧杂质明显降低,但随着实验进行会逐渐增加,硅化镀膜寿命约 150炮.为进一步开展研究,HL-2A采用了在线硅化壁处理技术,研究发现在线硅化壁处理过程中碳、氧、铁等杂质均有所减少.两种硅化方式下真空室内的H2O、CO含量均明显降低,在线硅化壁处理耗气量远少于离线硅化.通过硅化壁处理,有效地提升了HL-2A等离子体性能,也为未来聚变装置稳态运行器壁的处理提供了重要技术参考.

    壁处理离线硅化在线硅化残余气体质谱杂质光谱

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    基于全永磁微波离子源钛自成靶的D-D中子源设计研究

    李旭廖晨伦谢亚红曹小岗...
    336-342页
    查看更多>>摘要：介绍了一种基于全永磁微波离子源钛自成靶技术的紧凑型氘氘(D-D)中子源,其设计中子产额为 1×109 s-1.该D-D中子源已经进行了800 h以上的测试,系统可重复稳定运行.早期测试结果显示,系统打火频率高、中子产额低,长时间放电后反向电子会烧蚀Al2O3 陶瓷窗,导致微波耦合困难,氘等离子体无法点亮.通过在等离子体腔室中添加氮化硼(BN)保护片以及在钛靶与高压电极之间增加电子抑制电阻,有效抑制了Al2O3 陶瓷窗的损伤.通过对等离子体电极孔径的优化和降低腔室压力,降低了打火频率,提高了中子的产额.系统优化后,氘离子能量为 70 keV、束流强度为 5 mA时,中子产额达到了 2.0×108 s-1.在氘离子能量为 97 keV、束流强度为6.6 mA时,系统中子产额达到5.2×108 s-1.

    微波离子源氘氘核反应钛自成靶中子源

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    不同冷却剂对感性耦合等离子体性能的影响

    陶鑫梁立振王宾钱玉忠...
    343-348页
    查看更多>>摘要：感性耦合等离子体(ICP)源作为聚变中性束注入(NBI)加热系统的关键部件,其工作过程中会产生大量的热量,不仅会影响装置真空,还会导致等离子体阻抗发生变化,进而对射频功率馈入产生一定的影响,因此有必要对放电腔体进行冷却.设计了双层玻璃筒放电腔体以实现对放电腔体的主动冷却,并定量研究了不同冷却剂(去离子水、纯净水、氟化液等)情况下对ICP放电的影响.实验结果表明,在双层玻璃筒中间层主动通入冷却剂能够有效避免等离子体热负荷对放电腔体真空度的影响.采用氟化液作为冷却剂时,等离子体阻抗值最低,对等离子体电子密度提升最大,较采用去离子水和纯净水最大高出约 15.3%和 18%.通过比较冷却剂的体积电阻率和相对介电常数发现,冷却剂的相对介电常数与等离子体电子密度和等效阻抗的变化呈现出负相关性,即在放电腔体温度不变情况下,相对介电常数越低等效阻抗也越低,等离子体密度也越高.实验结果对于感性耦合等离子体放电腔体的设计及冷却剂的选择具有指导意义.

    感性耦合等离子体冷却剂氟化液阻抗特性相对介电常数

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    "聚变装置中真空与低温技术"专刊序言

    左桂忠张启勇
    封2,前插1页
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