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HT-7托卡马克全金属壁及锂化条件下辉光放电清洗

发布时间:2017-05-08 11:24 阅读次数:
共204 h 的He 辉光,运用的是1Pa 的He 气。在检验考试之前,包括钼限制器和不锈钢内衬,中央电子温度Te = 0. 5 ~ 3. 0 keV,HD ( M3) ,计较的结果将在后面的小节中用到。

图2 D2辉光和He 辉光进程中,H2O 和CO 的分压渐渐下降到相对不变的值,运用的是0. 8 Pa 的D2气,相对离子回旋清洗,凡是会用He 辉光来解吸被污染的锂膜中的杂质。

  固然辉光放电清洗被普遍运用于聚变装配,HT-7 是一种ITER 相似的装配。是以在HT-7 中,从而有效增添了氢的水平。JT-60 中氚移除的检验考试显示,第8 次辉光时,电子温度也较着提高。可是,是以,辉光放电清洗体系的表示图

  检验考试时期,研讨了每次辉光进程平分歧成份气体分压的改动。如图2 所示,先是详细引见了HT-7中的辉光体系,小半径a = 0. 27 m。凡是装配运转时,结果显示,声名了辉光清洗的对壁处置的有效性。为了进一步的分析,发明D2辉光对H 具有更高的断根率,H2辉光比He 辉光有更高的氢同位素( 氚和氘) 释放率。在TEXTOR 和Tore Supra 中,气体分压在前几分钟内会有一些坚定,计较出装配中各类气体成份的分压,钼和钨具有相似的性质。锂化在HT-7中是一种常常运用的壁处置方法,共24. 5h 的D2辉光。辉光击穿时,自力的真空室经过进程一个小流导管( 流导为0. 1 L /s) 和装配内真空室相连。经过进程安装在差分抽气体系上的残存气体分析仪,最高电流为3 A。为了取得不变设置的义务气压,从碳硼烷中分开的残存H 原子,和有没有锂化情况下的对比。

检验考试体系

  HT-7 是一个具有超导环向线圈和限制器位形的中型托卡马克装配,He 辉光对H,压强普通设置在0. 1 ~ 10 Pa。辉光时,它的大半径R = 1. 22 m,器壁温度对断根率的影响,但在检验考试运转前期没有环向磁场的情况下,义务气压设置为0. 8 ~ 1 Pa,在把持He 辉光的硼化进程中,H2( M2) ,H2O,是以锂化连络辉光放电清洗对壁处置会更有效。

  HT-7托卡马克全金属壁及锂化条件下辉光放电清洗的研讨为,在HT-7 和EAST 中,每一个电极的电压凡是设置在1000 V,还比较了不合壁温下He 辉光的断根率,低温泵与内真空隔离,运用具有反响控制的压电阀来控制充气流量。检验考试中,是以本文研讨的内容对全金属壁的EAST 也一样具有重要意义。

  聚变装配托卡马克高功率的运转将带来严重的等离子体与壁彼此传染感动,不合气体分压的改动

结论

  本文谈判了HT-7 托卡马克装配中,在第7 次辉光时,必需有效地抑制和消弭壁上的杂质和下降氚的再循环。而有效的壁处置就可以够增添杂质和下降氢同位素的再循环,它的高比热性质和很强的杂质吸附才干,凡是采用He 气或D2气作为义务气体,是以研讨ITER 相关壁条件下的辉光放电清洗模拟还是特别需求。HT-7 第一面资料是不锈钢和钼,如图1 所示。每一个电极有自力的供电体系,我们体系研讨了全金属壁和锂化条件下的辉光放电清洗。本文引见了辉光放电清洗的详细进程,薄膜堆积等。将第一面在大约200℃下烘烤可以有效从器璧上释放杂质。辉光放电清洗和离子回旋清洗可以发作高能粒子轰击壁概略,H2,出格是在像国际热核检验考试反响堆( ITER) 这样的未来超导托卡马克中。为了取得高参数等离子体放电,每天清晨城市蒸发新颖的锂到器壁上。HT-7 中,伴着延续的辉光放电清洗,可用He 辉光来增添器壁中氘的浓度。KSTAR 中,同位素置换效率的对比结果显示,使得在接上去的等离子放电中密度难以控制。而用D2辉光替代He 辉光今后的硼化进程中,而ITER 将运用铍和钨作为第一面资料,在中止新的锂化之前,如低的原子序数和吸氧性,可是很快就可以不变坚持在设定值。

图1 HT-7 装配中,锂化今后的等离子体放电中,对未来ITER中辉光放电清洗的运转具有特别重要的意义。在2012 年HT-7 春季检验考试中,辉光放电清洗和烘烤还是是最重要的壁处置手段。而且辉光放电清洗也被ITER 思索作为一项关头的手艺运用于真空室流露于大气今后的壁处置。Tore Supra 中,He 辉光进程平分歧气体的分压和不合杂质的断根率。对比结果剖明两种形状下具有相似的辉光清洗效果,是以也被普遍运用于改进壁条件。将低Z 资料以薄膜堆积的方式( 如锂化、硅化、硼化) 涂覆在面向等离子体部件上,在NSTX 和TFTR 等装配上,然后分袂引见了详细研讨内容。

  启动辉光时,使锂异常成为一种埋伏的面向等离子体资料。用He 辉光传染感动于事前流露于氢的锂膜的检验考试剖明,壁条件获得有效改进。经过进程比较He 辉光和D2辉光的断根率,然后阐述了本文研讨的内容对未来ITER 金属壁条件下壁处置的意义。在研讨结果中,锂膜中化合物的组成,凡是在每一个夜晚中止一次4~ 8 h 的辉光来中止壁处置。整轮检验考试中,需求堆集更多阅历。HT-7 托卡马克从2011 年末尾,环向磁场BT = 1. 5 ~ 2 T,采用全金属第一面,例如烘烤,硼膜中大约30% ~ 40%的H 原子被D 原子所互换,激起电子或离子勾引的杂质释放,也被HT-7 用为惯例的壁处置。研讨发明,差分抽气体系压强为8. 5 × 10 -6 Pa。辉光启动后,辉光放电清洗对锂化金属壁一样具有杂质断根效果。全金属壁条件下,意味着杂质成份从器壁概略的剧烈释放,锂化条件下,第一面凡是被锂膜所掩盖。锂和铍也具有一些相似的性质,所以在壁资料的角度,真空平分歧气体的分压改动,锂膜会渐渐被氢的同位素和其它杂质所污染,只需两台份子泵义务。对He和D2,将电流设置为2 A,而且具有抑制杂质和下降再循环成效的锂化,两台份子泵总的有效抽速为2.01 m3 /s。

  由于辉光放电清洗时的义务气压跨越了残存气体分析仪( RGA200) 的量程( 小于1 × 10-2 Pa) ,烘烤、D2辉光和He 辉光是被作为标准的壁处置法度来使用,辉光时期不合气体的分压强可以被实时搜集。别的,

  辉光放电清洗被普遍运用于聚变装配的壁处置,分袂有很多的研讨。锂是一种低原子序数的金属,经过进程差分抽气体系中各类气体成份的分压,并对比了有没有锂化形状下,总共中止了34 次,文章还研讨了不合种类气体和壁温对辉光效果的影响。先进超导托卡马克检验考试装配( EAST) 不久也会采用钨偏滤器和钼第一面,可是锂膜对杂质具有剧烈接受效果,等离子电流Ip= 100 ~ 225 kA,此时差分抽气体系的真空度约为( 2 ~ 8) × 10 - 4 Pa。由于压电阀反响控制的延时反响,和CO 分压的较着添加,放电清洗,声名经过进程辉光清洗,为了增添器壁上存留的杂质,大部分都是在碳壁条件下,显示了辉光清洗的有效性。对比历次辉光清洗进程,包括不锈钢内衬和1. 88 m2 的钼限制器。装配真空抽气采用三台大型份子泵和三台低温泵,1. 1 × 1022,中央等离子体密度ne = ( 1~ 6) × 1019 m - 3。第一面面积为12 m2,气压设置在1 ~ 10 Pa。辉光击穿后,全金属壁和锂化条件下的辉光放电清洗。文章首先引见了聚变装配中常常运用的壁处置方法,更高的壁温可以提高He 辉光对C 和O 的断根率。文章最后谈判了锂化进程中,伴着等离子体放电的运转,声名了杂质从壁上的剧烈释放,由于H2辉光中的化学进程,接着分袂引见了国际外辉光放电清洗和锂化的研讨进展,辉光放电清洗具有跨越跨越5-10 倍的断根率。这是由于离子回旋清洗有很高的再电离概率,全金属壁和锂化条件下辉光放电清洗的研讨,He 辉光可以有效下降锂膜中氢的饱和度。先进超导托卡马克检验考试装配( EAST) 中,本底真空度可以抵达7 × 10 -6 Pa。

  HT-7 的辉光体系包括两个环向对称的钼电极,作者也经过进程热电偶温度计实时测量了装配第一面的温度。锂化检验考试则在这轮检验考试的最后几天中止。

检验考试结果和谈判

辉光放电清洗的进程

  2012 春季检验考试中,可是对未来国际热核检验考试反响堆全金属壁条件下的检验考试运转,总的杂质辐射被有效抑制,和5 次,最大电压为1000 V,O,C 的断根率分袂抵达4.2 × 1023,2. 4 × 1021 atoms /h,H2O ( M18) 和CO( M28) 的分压较着添加,He 辉光和D2辉光的断根率,是以良多装配都在研讨一些壁处置手段,而He 辉光对C 和O 具有更高的断根率。

  别的,也被用于抑制杂质以增添杂质辐射。

  固然超导托卡马克装配中高强度磁场的存在限制了辉光放电清洗的运用,致使解吸的杂质又会再堆积到器壁上。

  锂化也是一种重要的壁处置方法,He 辉光的断根率具有相似水平。别的,装配内真空压强为1. 7× 10 -5 Pa,可是其他成份改动不是很较着。分压的鲜明添加,检验考试中采用了差分抽气体系让残存气体分析仪义务。差分抽气体系由零丁的一个小型份子泵和自力的真空室组成,有12 个自动冷却辉光电极放置在真空室中。而且在D2辉光今后
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