[發明專利]活塞式擠壓彈丸制備裝置

無效

• 申請號: 201210568104.3
• 申請日: 2012-12-24
• 公開（公告）號: CN103903653A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 朱根良;劉德權;徐紅兵;王明建
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G21B1/15
• 分類號: G21B1/15
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 高尚梅;劉昕宇

技術領域

本發明屬于制備裝置，具體涉及一種聚變反應堆中用于彈丸注入實驗的固態丸料的制備裝置。

背景技術

彈丸注入指的是把由氫或者其同位素冷凍成的固態小丸注入到聚變等離子體中。它被認為是改善等離子體密度分布和增強等離子體約束最重要的方法之一，相對于普通的補充送氣和分子束注入等加料手段，彈丸注入因其具有更深的注入深度和更高的加料效率而被多國的聚變研究者所采用。近年來，隨著等離子體高約束運行模式的取得以及國際熱核反應實驗堆（ITER）項目的展開，彈丸注入被用于邊緣局域模（ELM）的控制和緩解、L-H模式轉換閾值的降低以及臺基區物理等國際聚變界前沿課題的研究。以往的用于聚變加料的固態丸料的制備都是采用“原位”冷凝的的方式：即丸料氣體在冷凍腔內直接被冷凝吸附成冰丸，并被原位發射。這樣的技術缺點在于：彈丸的大小不可調節；彈丸的數目會被冷凍槍管數量所限制；彈丸制備的可靠性不夠穩定等。隨著聚變研究的進一步發展，迫切的需要開發一種新型的彈丸制備裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型的可制備尺寸可調、數量可調、高可靠性和高重復性的用于聚變彈丸注入實驗的固態丸料的裝置。

本發明的技術方案如下：活塞式擠壓彈丸制備裝置，包括擠壓器，在擠壓器內部設有活塞型擠壓桿以及低溫恒溫器，所述的活塞型擠壓桿的全部行程都在低溫恒溫器內部，活塞型擠壓桿與電機相連，并且可以在電機的作用下做往復運動；擠壓器上設置丸料氣輸入管，該丸料氣輸入管聯通到擠壓器的活塞末端，在活塞型擠壓桿的末端設有供彈丸冰柱臨時放置的空腔，在空腔的末端設置橫向管道，在該橫向管道中設置切割器，該切割器的運動受外部的切割器電磁線圈的控制，該橫向管道還與外部的高壓氣源相連通，在高壓氣源管路上設置電磁快閥用來控制高壓氣體的通斷，所述的橫向管道還與抽氣管道連通，抽氣管道與真空泵聯通，該抽氣管道用于將操作殘渣吸出，橫向管道遠離高壓氣源的方向形成彈丸槍管，該彈丸槍管用于輸出切割好的彈丸。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置還包括設置在彈丸冰柱位置的觀察窗。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，在彈丸槍管的末端設置診斷窗口，該診斷窗口用來測量彈丸的大小和速度，以及捕捉彈丸的圖象。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，丸料氣為氫或者氘氣，純度為99.9999%。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，在活塞型擠壓桿底部安裝有控制彈丸大小的楔塊。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，低溫恒溫器的冷卻采用液氦或者制冷機提供制冷功率。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，通過電磁快閥引入的所述的高壓氣源為純氦氣或者氫氣，所述的高壓為4.0~8.0Mpa。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，電磁快閥的最小頻率大于40Hz。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，切割器的最小頻率大于40Hz。

如上所述的活塞式擠壓彈丸制備裝置，其中，切割器為內徑為1.3mm薄壁管。

本發明的顯著效果是：活塞式擠壓彈丸制備裝置中活塞型擠壓桿的應用，能夠制造出密度更高，屈服性更大的丸料冰柱，這樣的冰柱能夠保證在被切割成固態彈丸時有更好的完整性和重復性；同時彈丸制備效率也大大提高，可以根據聚變實驗要求，一次性制造出需要的冰柱長度，然后通過控制活塞型擠壓桿的擠壓速度和彈丸切割頻率就可以得到需要的多個彈丸。

附圖說明

圖1活塞式擠壓彈丸制備裝置示意圖。

圖2活塞型擠壓桿示意圖。

圖中1.電機、2.丸料氣輸入管、3.擠壓器、4.低溫恒溫器、5.彈丸冰柱、6.電磁快閥、7.切割器電磁線圈、8.切割器、9.彈丸槍管、10.觀察窗、11.抽氣管道、12.診斷窗口13.活塞型擠壓桿

具體實施方式