[發明專利]一種大功率穩態回旋管電子槍混合冷卻裝置

有效

• 申請號: 201710439204.9
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107331591B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 徐旵東;徐偉業;李波;王健;劉甫坤;侯永忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H01J23/00
• 分類號: H01J23/00;H01J23/06
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種大功率穩態回旋管電子槍混合冷卻裝置，包括有油冷裝置、水冷裝置和主箱體，主箱體用于支撐固定回旋管并存儲變壓器油，油冷裝置的油冷循環進油端接入回旋管電子槍，油冷循環的出油端安裝在主箱體上部側壁上，水冷裝置包括有內冷和外冷兩部分，內冷部分包括有兩路循環，其中一路水管采用橡膠材料，密集的繞制在回旋管電子槍周圍；另一路水管采用無氧銅材料，繞制在主箱體內壁上。本發明的主箱體內裝滿變壓器油用于電子槍冷卻，冷卻效果好，且具有極好的絕緣性，防止電子槍區域發生打火；充分利用了橡膠材料和水對微波的吸收特性，實現同時具備冷卻功能和雜波吸收功能的水冷回路，以保障回旋管不受雜波的影響。

技術領域：

本發明涉及高功率微波技術領域，主要涉及一種大功率穩態回旋管電子槍混合冷卻裝置。

背景技術：

電子回旋共振加熱及電流驅動在磁約束聚變中有重要作用。回旋管是電子回旋系統所用的微波源，可以產生兆瓦級、長脈沖的毫米波。磁控電子槍是回旋管最為重要的部件之一，用于產生回旋電子束。大功率穩態回旋管的電子槍區域發熱量較大，為了保障其正常工作，需要對電子槍外部進行冷卻。為了防止電子槍外部發生打火，對電子槍進行冷卻的介質要求有高絕緣性，因此對電子槍冷卻的方法主要有強制風冷和油冷兩種。風冷換熱能力小，絕緣性能差。對于常規油冷，由于盛裝變壓器油的箱體同時需要支撐回旋管，一般采用支撐力度較大的金屬箱體結構，因此電子槍發射出的雜散電磁波容易在箱體中來回反射，影響回旋管正常工作，另外單純油冷的穩態換熱能力較差，不能滿足穩態高功率回旋管的要求。

發明內容：

本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種大功率穩態回旋管電子槍混合冷卻裝置，具有電子槍冷卻、回旋管支撐與準直、吸收雜散電磁波等功能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種大功率穩態回旋管電子槍混合冷卻裝置，其特征在于：包括有油冷裝置、水冷裝置和主箱體，所述主箱體用于支撐固定回旋管并存儲變壓器油，所述油冷裝置的油冷循環進油端接入回旋管電子槍，油冷循環的出油端安裝在主箱體上部側壁上，所述水冷裝置包括有內冷和外冷兩部分，所述內冷部分包括有兩路循環，其中一路水管采用橡膠材料，密集的繞制在回旋管電子槍周圍，用于回旋管電子槍低壓部件冷卻并吸收雜散電磁波；另一路水管采用無氧銅材料，繞制在主箱體內壁上，用于變壓器油的間接冷卻。

所述的主箱體采用不銹鋼材料制成，所述油冷裝置用于電子槍高壓部件的冷卻，所述水冷裝置用于變壓器油的冷卻。

所述的油冷裝置是通過板式換熱器實現的，所述板式換熱器外壁采用循環水進行冷卻，變壓器油在板式換熱器內壁自下而上流過，實現散熱；流過板式換熱器外壁的循環水實際上屬于水冷裝置的內冷水的一部分，通過水冷系統的板式換熱器與水冷系統的外冷水進行熱交換；在油回路中，通過溫度傳感器、壓力傳感器和流量傳感器，實時監測進出油口的溫度、壓力和流量。

所述的水冷裝置中外冷部分的外冷水通過散熱塔上的風機進行強制風冷；內冷水流過板式換熱器與溫度更低的外冷水進行熱交換，實現內冷水的冷卻，內冷水回路上安裝有溫度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器，分別對溫度、壓力和流量進行實時監測。

所述的水冷裝置的兩路水管均繞制成螺旋形，其水管的進水口分別位于底端部，且外冷循環的水采用普通自來水，內冷循環的水采用高純度去氧去離子水。

所述的箱體側壁上設有用于觀察電子槍區域是否發生打火的觀察窗。

所述的主箱體的底部安裝有調節機構，可以方便的調節高度和傾斜度，以便實現回旋管中心、超導磁體中心與輸出波束三者之間的準直特性。

本發明的優點是：