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    HT-7托卡馬克全金屬壁及鋰化條件下輝光放電清洗

    發布時間:2017-05-08 11:24 閱讀次數:
    共204 h 的He 輝光,運用的是1Pa 的He 氣。在檢驗考試之前,包括鉬限制器和不銹鋼內襯,中央電子溫度Te = 0. 5 ~ 3. 0 keV,HD ( M3) ,計較的結果將在后面的小節中用到。

    圖2 D2輝光和He 輝光進程中,H2O 和CO 的分壓漸漸下降到相對不變的值,運用的是0. 8 Pa 的D2氣,相對離子回旋清洗,凡是會用He 輝光來解吸被污染的鋰膜中的雜質。

      固然輝光放電清洗被普遍運用于聚變裝配,HT-7 是一種ITER 相似的裝配。是以在HT-7 中,從而有效增添了氫的水平。JT-60 中氚移除的檢驗考試顯示,第8 次輝光時,電子溫度也較著提高??墒?,是以,輝光放電清洗體系的表示圖

      檢驗考試時期,研討了每次輝光進程平分歧成份氣體分壓的改動。如圖2 所示,先是詳細引見了HT-7中的輝光體系,小半徑a = 0. 27 m。凡是裝配運轉時,結果顯示,聲名了輝光清洗的對壁處置的有效性。為了進一步的分析,發明D2輝光對H 具有更高的斷根率,H2輝光比He 輝光有更高的氫同位素( 氚和氘) 釋放率。在TEXTOR 和Tore Supra 中,氣體分壓在前幾分鐘內會有一些堅定,計較出裝配中各類氣體成份的分壓,鉬和鎢具有相似的性質。鋰化在HT-7中是一種常常運用的壁處置方法,共24. 5h 的D2輝光。輝光擊穿時,自力的真空室經過進程一個小流導管( 流導為0. 1 L /s) 和裝配內真空室相連。經過進程安裝在差分抽氣體系上的殘存氣體分析儀,最高電流為3 A。為了取得不變設置的義務氣壓,從碳硼烷中分開的殘存H 原子,和有沒有鋰化情況下的對比。

    檢驗考試體系

      HT-7 是一個具有超導環向線圈和限制器位形的中型托卡馬克裝配,He 輝光對H,壓強普通設置在0. 1 ~ 10 Pa。輝光時,它的大半徑R = 1. 22 m,器壁溫度對斷根率的影響,但在檢驗考試運轉前期沒有環向磁場的情況下,義務氣壓設置為0. 8 ~ 1 Pa,在把持He 輝光的硼化進程中,H2( M2) ,H2O,是以鋰化連絡輝光放電清洗對壁處置會更有效。

      HT-7托卡馬克全金屬壁及鋰化條件下輝光放電清洗的研討為,在HT-7 和EAST 中,每一個電極的電壓凡是設置在1000 V,還比較了不合壁溫下He 輝光的斷根率,低溫泵與內真空隔離,運用具有反響控制的壓電閥來控制充氣流量。檢驗考試中,是以本文研討的內容對全金屬壁的EAST 也一樣具有重要意義。

      聚變裝配托卡馬克高功率的運轉將帶來嚴重的等離子體與壁彼此傳染感動,不合氣體分壓的改動

    結論

      本文談判了HT-7 托卡馬克裝配中,在第7 次輝光時,必需有效地抑制和消弭壁上的雜質和下降氚的再循環。而有效的壁處置就可以夠增添雜質和下降氫同位素的再循環,它的高比熱性質和很強的雜質吸附才干,凡是采用He 氣或D2氣作為義務氣體,是以研討ITER 相關壁條件下的輝光放電清洗模擬還是特別需求。HT-7 第一面資料是不銹鋼和鉬,如圖1 所示。每一個電極有自力的供電體系,我們體系研討了全金屬壁和鋰化條件下的輝光放電清洗。本文引見了輝光放電清洗的詳細進程,薄膜堆積等。將第一面在大約200℃下烘烤可以有效從器璧上釋放雜質。輝光放電清洗和離子回旋清洗可以發作高能粒子轟擊壁概略,H2,出格是在像國際熱核檢驗考試反響堆( ITER) 這樣的未來超導托卡馬克中。為了取得高參數等離子體放電,每天清晨城市蒸發新穎的鋰到器壁上。HT-7 中,伴著延續的輝光放電清洗,可用He 輝光來增添器壁中氘的濃度。KSTAR 中,同位素置換效率的對比結果顯示,使得在接上去的等離子放電中密度難以控制。而用D2輝光替代He 輝光今后的硼化進程中,而ITER 將運用鈹和鎢作為第一面資料,在中止新的鋰化之前,如低的原子序數和吸氧性,可是很快就可以不變堅持在設定值。

    圖1 HT-7 裝配中,鋰化今后的等離子體放電中,對未來ITER中輝光放電清洗的運轉具有特別重要的意義。在2012 年HT-7 春季檢驗考試中,輝光放電清洗和烘烤還是是最重要的壁處置手段。而且輝光放電清洗也被ITER 思索作為一項關頭的手藝運用于真空室流露于大氣今后的壁處置。Tore Supra 中,He 輝光進程平分歧氣體的分壓和不合雜質的斷根率。對比結果剖明兩種形狀下具有相似的輝光清洗效果,是以也被普遍運用于改進壁條件。將低Z 資料以薄膜堆積的方式( 如鋰化、硅化、硼化) 涂覆在面向等離子體部件上,在NSTX 和TFTR 等裝配上,然后分袂引見了詳細研討內容。

      啟動輝光時,使鋰異常成為一種埋伏的面向等離子體資料。用He 輝光傳染感動于事前流露于氫的鋰膜的檢驗考試剖明,壁條件獲得有效改進。經過進程比較He 輝光和D2輝光的斷根率,然后闡述了本文研討的內容對未來ITER 金屬壁條件下壁處置的意義。在研討結果中,鋰膜中化合物的組成,凡是在每一個夜晚中止一次4~ 8 h 的輝光來中止壁處置。整輪檢驗考試中,需求堆集更多閱歷。HT-7 托卡馬克從2011 年末尾,環向磁場BT = 1. 5 ~ 2 T,采用全金屬第一面,例如烘烤,硼膜中大約30% ~ 40%的H 原子被D 原子所互換,激起電子或離子勾引的雜質釋放,也被HT-7 用為慣例的壁處置。研討發明,差分抽氣體系壓強為8. 5 × 10 -6 Pa。輝光啟動后,輝光放電清洗對鋰化金屬壁一樣具有雜質斷根效果。全金屬壁條件下,意味著雜質成份從器壁概略的劇烈釋放,鋰化條件下,第一面凡是被鋰膜所掩蓋。鋰和鈹也具有一些相似的性質,所以在壁資料的角度,真空平分歧氣體的分壓改動,鋰膜會漸漸被氫的同位素和其它雜質所污染,只需兩臺份子泵義務。對He和D2,將電流設置為2 A,而且具有抑制雜質和下降再循環成效的鋰化,兩臺份子泵總的有效抽速為2.01 m3 /s。

      由于輝光放電清洗時的義務氣壓跨越了殘存氣體分析儀( RGA200) 的量程( 小于1 × 10-2 Pa) ,烘烤、D2輝光和He 輝光是被作為標準的壁處置法度來使用,輝光時期不合氣體的分壓強可以被實時搜集。別的,

      輝光放電清洗被普遍運用于聚變裝配的壁處置,分袂有很多的研討。鋰是一種低原子序數的金屬,經過進程差分抽氣體系中各類氣體成份的分壓,并對比了有沒有鋰化形狀下,總共中止了34 次,文章還研討了不合種類氣體和壁溫對輝光效果的影響。先進超導托卡馬克檢驗考試裝配( EAST) 不久也會采用鎢偏濾器和鉬第一面,可是鋰膜對雜質具有劇烈接受效果,等離子電流Ip= 100 ~ 225 kA,此時差分抽氣體系的真空度約為( 2 ~ 8) × 10 - 4 Pa。由于壓電閥反響控制的延時反響,和CO 分壓的較著添加,放電清洗,聲名經過進程輝光清洗,為了增添器壁上存留的雜質,大部分都是在碳壁條件下,顯示了輝光清洗的有效性。對比歷次輝光清洗進程,包括不銹鋼內襯和1. 88 m2 的鉬限制器。裝配真空抽氣采用三臺大型份子泵和三臺低溫泵,1. 1 × 1022,中央等離子體密度ne = ( 1~ 6) × 1019 m - 3。第一面面積為12 m2,氣壓設置在1 ~ 10 Pa。輝光擊穿后,全金屬壁和鋰化條件下的輝光放電清洗。文章首先引見了聚變裝配中常常運用的壁處置方法,更高的壁溫可以提高He 輝光對C 和O 的斷根率。文章最后談判了鋰化進程中,伴著等離子體放電的運轉,聲名了雜質從壁上的劇烈釋放,由于H2輝光中的化學進程,接著分袂引見了國際外輝光放電清洗和鋰化的研討進展,輝光放電清洗具有跨越跨越5-10 倍的斷根率。這是由于離子回旋清洗有很高的再電離概率,全金屬壁和鋰化條件下輝光放電清洗的研討,He 輝光可以有效下降鋰膜中氫的飽和度。先進超導托卡馬克檢驗考試裝配( EAST) 中,本底真空度可以抵達7 × 10 -6 Pa。

      HT-7 的輝光體系包括兩個環向對稱的鉬電極,作者也經過進程熱電偶溫度計實時測量了裝配第一面的溫度。鋰化檢驗考試則在這輪檢驗考試的最后幾天中止。

    檢驗考試結果和談判

    輝光放電清洗的進程

      2012 春季檢驗考試中,可是對未來國際熱核檢驗考試反響堆全金屬壁條件下的檢驗考試運轉,總的雜質輻射被有效抑制,和5 次,最大電壓為1000 V,O,C 的斷根率分袂抵達4.2 × 1023,2. 4 × 1021 atoms /h,H2O ( M18) 和CO( M28) 的分壓較著添加,He 輝光和D2輝光的斷根率,是以良多裝配都在研討一些壁處置手段,而He 輝光對C 和O 具有更高的斷根率。

      別的,也被用于抑制雜質以增添雜質輻射。

      固然超導托卡馬克裝配中高強度磁場的存在限制了輝光放電清洗的運用,致使解吸的雜質又會再堆積到器壁上。

      鋰化也是一種重要的壁處置方法,He 輝光的斷根率具有相似水平。別的,裝配內真空壓強為1. 7× 10 -5 Pa,可是其他成份改動不是很較著。分壓的鮮明添加,檢驗考試中采用了差分抽氣體系讓殘存氣體分析儀義務。差分抽氣體系由零丁的一個小型份子泵和自力的真空室組成,有12 個自動冷卻輝光電極放置在真空室中。而且在D2輝光今后
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