HL-2A裝置真空和壁處理系統

2009-03-18 曹曾 核工業西南物理研究院

  中國環流器2號A (HL-2A)偏濾器托卡馬克是我國第一個有偏濾器位形的核聚變實驗裝置,主要結構特點是真空室內具有磁孔欄和軸對稱(極向)大體積的封閉式偏濾器,可在偏濾器物理和刮離層研究方面做出重要貢獻,為我國參加國際熱核實驗堆(ITER)提供物理和技術基礎。現代核聚變實驗裝置要求真空系統必須實現以下功能:

       ① 裝置真空室的零部件及總體抽空、檢漏;

       ②邊緣粒子的抽運與控制;

      ③ 等離子體放電實驗運行。

       根據上述技術要求和裝置真空室結構特點,選用6臺F-400型3500ls-1渦輪分子泵和兩臺低溫泵做主抽氣泵,分子泵系統設計為前級匯總式三級抽氣機組,對環有效抽速為8m3¬¬s-1,單臺低溫泵對水的抽速為1.6m3s-1。

  HL-2A裝置選用直流輝光放電清洗進行真空室的器壁鍛煉及原位處理。在其真空室內主等離子體外側的陰影區均勻分布位置固定的4只Ф25×450mm不銹鋼陽極組件,每個組件由不銹鋼陽極桿和“日光燈”罩形狀的不銹鋼電極罩構成。陽極桿通過絕緣陶瓷與電極罩相連,不銹鋼電極罩直接與真空室連接。直流輝光放電清洗電源通過電極引線法蘭、電極、工作氣體與真空室壁構成回路。每兩只電極共用一臺直流輝光電源,電源參數為:電壓0—1200伏,電流0—8安培,可根據物理實驗要求進行不同工作氣體(H2、He)的直流輝光放電清洗或器壁原位處理(硼化、硅化)。

  經過6年的實驗運行,結果表明HL-2A真空主抽氣系統、直流輝光放電清洗系統設計合理。主抽氣系統提供了真空室從大氣到烘烤、直流輝光放電清洗所需要的抽氣能力,清洗和器壁原位處理保證了裝置良好的真空壁條件。真空室的極限真空度達到4.6×10-6Pa,為裝置在較高等離子體參數下深入開展改善約束、大功率二級加熱和電流驅動、加料等國際前沿工程、物理課題的實驗研究提供了相應的工程技術條件。