[發(fā)明專利]利用金屬鋰涂層作為改善全超導(dǎo)托卡馬克第一壁燃料再循環(huán)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210111534.2
• 申請日: 2012-04-16
• 公開（公告）號: CN102653856A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左桂忠;胡建生;李建剛;孫震
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C16/505;C23C14/14;C23C16/06;G21B1/13;G21B1/25
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種利用金屬鋰涂層作為改善全超導(dǎo)托卡馬克第一壁燃料再循環(huán)的方法，其特征在于，包括有鋰化坩堝系統(tǒng)、波紋管傳送系統(tǒng)，所述的鋰化坩堝系統(tǒng)包括有鋰化坩堝、加熱系統(tǒng)、測溫系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)的加熱裝置為加熱絲，所述的鋰化坩堝為敞口坩堝，鋰化坩堝內(nèi)部的中間位置設(shè)有一個垂直于坩堝底部的擋板，擋板的頂部開有一個槽，位于擋板一側(cè)的鋰化坩堝的底部開有一個孔一，鋰化坩堝頂部內(nèi)側(cè)設(shè)有凹臺，凹臺上放有蓋板，蓋板上開有一個與坩堝底部的孔一相對應(yīng)的孔二，蓋板與鋰化坩堝配合使用；

具體包括以下步驟：

對磁約束裝置真空室進行抽氣檢漏；

在99.9%的高純氬的保護下將固態(tài)的鋰棒放入鋰化坩堝內(nèi)底部無孔的一側(cè)；

使用離子回旋射頻波（ICRF）產(chǎn)生的脈沖式等離子體放電對磁約束裝置真空室內(nèi)的第一壁進行清洗；放電的參數(shù)為：工作氣體為氦，P_He=0.05Pa，功率20-30kW，占空比為1秒開并1秒關(guān)，放電清洗時間為1-2小時；

在ICRF等離子體放電清洗過程中，將鋰化坩堝通過波紋管傳送系統(tǒng)壓縮送入到磁約束裝置真空室內(nèi)；

放電清洗結(jié)束后，調(diào)節(jié)加熱系統(tǒng)中加熱絲的電壓，開始進行鋰棒加熱，當(dāng)溫度加熱到大約攝氏300度左右，在真空室內(nèi)的鋰化坩堝附近開始泛紅，隨著坩堝溫度的逐漸增加，真空室內(nèi)顏色逐漸變成血紅色，而且越來越紅；最終鋰化坩堝的蒸發(fā)溫度穩(wěn)定在攝氏550-600度；

鋰將從坩堝蒸發(fā)，在電場作用下將鋰離子彌散，擴散到真空室內(nèi)，通過以下兩種不同的機制涂覆到第一壁上：

①通過ICRF等離子體電離，在環(huán)向均勻ICRF等離子體的作用下彌散到第一壁，實現(xiàn)第一壁的均勻涂覆；具體操作如下：

蓋板置于鋰化坩堝頂部的凹臺上，鋰蒸汽從蓋板上的孔二和鋰化坩堝底部的孔一中擴散出來進入真空室，在有強磁場的條件下，注入20-30千瓦的射頻波，使其產(chǎn)生均勻的脈沖式等離子體放電，放電介質(zhì)為氦氣，在放電的過程中，鋰離子被均勻的涂覆到第一壁表面，通過控制鋰化坩堝的加熱溫度及鋰化坩堝加熱時間的長短來控制鋰的蒸發(fā)量，從而控制鋰涂層的厚度為10-20納米；

②通過化學(xué)氣相沉積的方式實現(xiàn)鋰涂覆，根據(jù)不同等離子物理放電的需要，通過使用設(shè)計巧妙的鋰蒸發(fā)坩堝和使用不同的蓋板，靈活實現(xiàn)對第一壁表面局部和整體進行涂覆；具體操作如下：

帶有孔的蓋板放在鋰化坩堝頂部的凹臺上，鋰蒸汽從蓋板上的孔二和鋰化坩堝底部的孔一中擴散出來，鋰蒸氣進入真空室后，向上、下兩個方向發(fā)散，通過化學(xué)氣相沉積的方式實現(xiàn)真空室內(nèi)上、下偏濾器區(qū)域的整體涂覆，通過控制鋰化坩堝的加熱溫度及鋰化坩堝加熱時間的長短來控制鋰的蒸發(fā)量，從而控制鋰涂層的厚度為10-20納米。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用金屬鋰涂層作為改善全超導(dǎo)托卡馬克第一壁燃料再循環(huán)的方法，其特征在于，所述的通過化學(xué)氣相沉積的方式實現(xiàn)鋰涂覆，還可以使用小蓋板分別蓋上鋰化坩堝的底部和頂部的小孔，鋰蒸汽將分別從坩堝頂部蓋板上的孔二及底部的孔一中發(fā)射出來，分別向上和向下兩個方向發(fā)射鋰蒸汽，通過化學(xué)氣相沉積的方式分別實現(xiàn)上偏濾器及下偏濾器的局部涂覆。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用金屬鋰涂層作為改善全超導(dǎo)托卡馬克第一壁燃料再循環(huán)的方法，其特征在于，所述的鋰化坩堝和擋板、蓋板的材料為耐鋰腐蝕的316L不銹鋼。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用金屬鋰涂層作為改善全超導(dǎo)托卡馬克第一壁燃料再循環(huán)的方法，，其特征在于，所述的加熱絲的參數(shù)為：220V，27Ω，1.5kW。