[實用新型]一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動的電磁泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320416851.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN203482074U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳肇璽;楊慶喜;宋云濤;胡建生;左桂忠;徐皓
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: H02K44/02
• 分類號: H02K44/02
• 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

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動的電磁泵，尤其是安裝和應用于磁約束核聚變裝置真空室內(nèi)部，依靠裝置自身磁場，利用電磁力實現(xiàn)液態(tài)金屬在回路中循環(huán)流動的高效率、耐高溫、耐腐蝕的電磁泵。?

背景技術(shù)

近年來液態(tài)金屬在核聚變研究中被廣泛關(guān)注和應用。例如，液態(tài)鋰具有良好的耐熱沖擊性，其化學性質(zhì)活潑能與多種氣體發(fā)生化學反應具有抑制等離子體雜質(zhì)和再循環(huán)的功能，是良好的核聚變裝置的第一壁材料。除此，液態(tài)金屬具有良好的熱傳導能力，并且具有較低的飽和蒸汽壓，是良好的冷卻劑材料。鈉-鉀液態(tài)合金已經(jīng)被確認為良好的反應堆冷卻劑，可以用作未來聚變堆包層、偏濾器等關(guān)鍵高熱負載部件的冷卻劑。?

上述金屬在核聚變裝置中的應用過程中不可避免的涉及回路問題，液態(tài)金屬在回路中循環(huán)流動需要外加驅(qū)動力。傳統(tǒng)的操作方法主要有兩種：一種是在裝置的外部通過管路向液態(tài)金屬回路內(nèi)通入惰性氣體，依靠氣體壓力實現(xiàn)液態(tài)金屬在管路內(nèi)的驅(qū)動；或者在真空室外安裝一套電磁泵系統(tǒng)，靠外部電磁泵產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動金屬流動，并且外加電磁泵往往體積較大。上述兩種方法均需要設(shè)計專門的液態(tài)金屬供給管路，管路把液態(tài)金屬由裝置真空室外向真空室內(nèi)傳輸，傳輸管路較長，液態(tài)金屬在管路流動過程中的沿程阻力大，壓力損失嚴重。除此，通過氣體驅(qū)動的方式增加了對核聚變裝置真空室內(nèi)真空環(huán)境安全的威脅。?

電磁泵，是一種依靠處在磁場中的導電流體受電磁力的作用定向流動的原理來實現(xiàn)對流經(jīng)其內(nèi)部的導電流體驅(qū)動的裝置。由于沒有運動部件，結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，電磁泵被廣泛應用在液態(tài)金屬回路中。國家專利200810227046.1公布了一種電磁泵結(jié)構(gòu)，及電磁泵的加工制造方法，專利中采用環(huán)氧或工程塑料通過的澆筑的方式形成泵體，電極部分結(jié)構(gòu)直接被泵體澆筑材料包容。本專利創(chuàng)新性的提出泵體集成化設(shè)計并在一定程度上降低了電磁泵的外形尺寸，本專利還一定程度上解決了電磁泵密封的問題。但是，由于泵體澆筑材料放氣率大，不能用在核聚變裝置的真空室內(nèi)部，并且泵體材料不耐腐蝕性金屬如液態(tài)鋰的腐蝕，由于泵體采用一體化澆筑成型設(shè)計，澆筑過程中難以控制產(chǎn)品質(zhì)量，在澆筑環(huán)節(jié)?可能造成加工廢品。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是為了彌補已有技術(shù)的不足，提供了一種效率高、耐腐蝕、耐高溫、密封性好的液態(tài)金屬電磁泵。電磁泵本身不具有大放氣率的結(jié)構(gòu)材料可以安全的應用在核聚變裝置的真空室內(nèi)部。除此，電磁泵應能利用磁約束核聚變裝置自身的高強度磁場，結(jié)構(gòu)上省去自身的磁性部件，降低電磁泵本身的外形尺寸。?

本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：?

一種用于液態(tài)金屬驅(qū)動的電磁泵，包括有陶瓷泵體，其特征在于：所述陶瓷泵體是一個立方體陶瓷塊，其中部開有窄縫，窄縫兩端部以及與其垂直的兩側(cè)面分別設(shè)有與其連通的圓形沉槽，所述窄縫兩端部的沉槽中分別安裝有液態(tài)金屬傳輸管路，所述窄縫兩側(cè)面的圓形沉槽中分別安裝有金屬電極，所述陶瓷泵體以及液態(tài)金屬傳輸管路、金屬電極構(gòu)成的組件被鑲嵌在電磁泵殼體內(nèi)，且液態(tài)金屬傳輸管路的端部采用管路壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，金屬電極的端部采用電極壓板用螺栓連接在電磁泵殼體上，所述金屬電極與電極壓板之間設(shè)有陶瓷墊片。?

所述的液態(tài)金屬傳輸管路和金屬電極與陶瓷泵體之間通過真空釬焊進行密封焊接。?

電磁泵有效作用段采用絕緣良好的陶瓷絕緣材料，其他管路是常用金屬材料。電磁泵電極通過陶瓷泵體上的開槽直接插入泵體內(nèi)部并在電磁泵工作期間直接與內(nèi)部流動的液態(tài)金屬接觸。由于電極與陶瓷直接接觸，而陶瓷與液態(tài)金屬回路上的傳輸管路電絕緣，從而避免了電流在金屬管上的散失，使電流完全從液態(tài)金屬中通過。通過上述方法盡最大限度的保證了電流的有效性，即電流在液態(tài)金屬內(nèi)部流經(jīng)并與磁場保持接近垂直的有效角度，從而大大提高了電磁泵的效率。?

電極材料采用導電性能優(yōu)良的金屬如銅或鎢，金屬鎢具有較低的電阻率并具有穩(wěn)定的化學性質(zhì)，可以耐受腐蝕性金屬的腐蝕可以用在液態(tài)鋰回路中。電磁泵的泵體材料采用陶瓷，普通情況下采用氧化鋁，用于強腐蝕性金屬情況下可采用氮化鋁陶瓷，此種材料的泵體可以耐受所有常見液態(tài)金屬包括鋰的高溫腐蝕，保證了電磁泵本身結(jié)構(gòu)及材料的安全性。?