[發明專利]一種用于更換直線等離子體源的裝置

在審

• 申請號: 202011096553.3
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112002440A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 桑超峰;王越;孫長江;葉灝;王奇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G21B1/25
• 分類號: G21B1/25;G21B1/13;G21B1/17;G21B1/05
• 代理公司: 大連星海專利事務所有限公司 21208
• 代理人: 郭海英;花向陽

一種用于更換直線等離子體源的裝置，屬于直線等離子體裝置應用技術領域。這種用于更換直線等離子體源的裝置采用等離子體源通過連接法蘭與真空室法蘭連接，在等離子體源上設有可移動的磁體線圈。連接法蘭采用A型法蘭、B型法蘭或C型法蘭。Helical型螺旋波等離子體源通過A型法蘭與真空室法蘭連接，蚊香型螺旋波等離子體源通過B型法蘭與真空室法蘭連接，六硼化鑭等離子體源通過C型法蘭與真空室法蘭連接。通過不同的法蘭接口可以連接不同的等離子體源，分別調節每種等離子體源所需要的最優磁場環境，從而快速方便的更換等離子體源，根據需求創造不同的等離子體環境。

技術領域

本發明涉及一種用于更換直線等離子體源的裝置，屬于直線等離子體裝置應用技術領域。

背景技術

核聚變能被視為人類未來的主要能源，托卡馬克是最有可能實現可控核聚變的裝置，因此成為世界范圍內受控核聚變研究的重心。托卡馬克為實現穩態長時間放電，則芯部產生的能量和粒子必須通過刮削層最終沉積到偏濾器靶板。而偏濾器是托卡馬克中等離子體與中性粒子、等離子體與材料發生相互作用、能量輻射的主要部件，將直接關系到聚變裝置的壽命。因此，偏濾器等離子體以及等離子體與壁材料相互作用已經成為未來聚變堆的穩定運行面臨的最大問題。人們需要理解偏濾器能量輻射機理、等離子體與壁材料發生的主要反應，以及其對材料和等離子體的分別影響，這就需要在具有托卡馬克的等離子體環境中開展深入研究。

現有的托卡馬克裝置距離聚變堆所要求的穩態長脈沖放電尚有巨大差距，同時由于托卡馬克自身運行昂貴、以及診斷手段的限制，很難深入開展不同實驗條件下的偏濾器等離子體物理機理和等離子體與壁材料相互作用研究。直線等離子體裝置是一種實驗室裝置，通過構建穩態磁場，在真空環境中將等離子體源產生的等離子體束縛在磁場中，形成穩態等離子體束，從而構建類似偏濾器等離子體的環境，以在實驗室開展偏濾器物理相關研究。

偏濾器等離子體包含非常復雜的物理問題，如原子分子碰撞輻射，等離子體脫靶，雜質輸運，材料輻照損傷，燃料滯留等，這些不同物理問題，所需要的等離子體環境并不相同。對于等離子體脫靶、等離子體輸運、等離子體加料，需要高密度、大體積等離子體源，可以選取螺旋波等離子體源。而研究材料輻照損傷、燃料滯留問題，需要高束流密度、長時間穩態等離子體束，其對于等離子體溫度和束斑大小要求較低，可以采用六硼化鑭陰極等離子體源。國內現有直線裝置均只能采取一種等離子體源開展較為單一的物理問題，這就導致無法在同一直線裝置系統的全方面研究偏濾器關鍵物理問題。因此，直線等離子體裝置具有快捷、方便的可更換等離子體源對于解決上述問題尤為重要，既可以充分利用磁場和真空室開展全方位偏濾器物理研究，又避免額外建造不同裝置所需要的技術及成本。

除此之外，在磁約束核聚變研究領域，產生不同參數的等離子體束也有廣泛應用，例如推進器研究，等離子體材料表面改性研究等，這也需要在真空或者磁場環境具有不同的等離子體源。本發明將針對這些具體需求，通過靈活更換等離子體源，產生多種等離子體環境。

發明內容

針對現有直線等離子體裝置僅具有單一等離子體源，無法系統研究偏濾器等離子體相關科學問題的局限，本發明的目的在于提供一種用于更換直線等離子體源的裝置，該裝置能方便、快捷的更換等離子體源，使得直線等離子體裝置變為多等離子體平臺，便于開展不同物理問題研究。

本發明的技術方案為：一種用于更換直線等離子體源的裝置，它包括與真空室固定連接的真空室法蘭，它還包括等離子體源，所述等離子體源通過連接法蘭與真空室法蘭連接，在等離子體源上設有可移動的磁體線圈，磁體線圈采用單獨供電，電流為600A時，單個線圈的最大功率為37.33kw。

所述連接法蘭采用A型法蘭、B型法蘭或C型法蘭；等離子體源采用Helical型螺旋波等離子體源、蚊香型螺旋波等離子體源或六硼化鑭等離子體源，Helical型螺旋波等離子體源通過A型法蘭與真空室法蘭連接，蚊香型螺旋波等離子體源通過B型法蘭與真空室法蘭連接，六硼化鑭等離子體源通過C型法蘭與真空室法蘭連接。