ITER导体总体气密性检测系统的检漏系统运行及标定

2013-03-29 韩鹏 中科院等离子体物理研究所

　　ITER导体总体气密性检测系统为大容器检漏系统，不可以直接连到氦质谱检漏仪上进行检漏，存在辅助系统(如ITER导体总体气密性检测系统介绍所示)。在高真空抽气过程中导体检漏系统进行检漏，完成找漏和排漏后，最后对导体检漏系统标定，确定其最小可检漏率Qmin。

标准漏孔

　　标准漏孔是衡量漏孔漏率大小的尺子，是ITER 总体检漏系统标定中重要仪器之一。目前，标准漏孔主要有渗氦型标准漏孔和通道型，本实验所使用的标准漏孔为渗氦型漏孔。此漏孔型号为LK- 9，在温度23℃下，入口压力为100 kPa，出口压力低于1kPa 时对氦气的漏率为5.3×10- 9 Pa·m3/s。漏孔自带一个大气压的纯度>99.999%的氦气室，不使用时出口阀门为敞开状态。这种装置使用方便，节省氦气。

检漏

　　在高真空抽气阶段，分子泵正常运行，起初状态为分子泵的前级管路中机械泵阀门全部开启，与其并联的检漏仪连通阀门完全关闭。当系统真空度达到10- 2 Pa水平时，打开检漏仪的连通阀门，待检漏仪信号值相对稳定，此时对系统的拆、装部件(如压力气路引出馈口、阀门、法兰等密封处)自上而下用氦气喷枪逐一进行喷吹检漏。如果有漏，氦气被吸入检漏系统内部并迅速进入检漏仪，由检漏仪仪表指示出来。信号值变化大小可以确定检测出的漏孔漏率大小，喷枪喷吹的位置可以确定检出漏孔的位置，并及时采取措施进行补漏。当检漏仪进口压力<20 Pa 时，此时检漏仪处于‘FINE’模式，在此条件下对上述部件再做一次最终检漏。

标定

　　完成检漏补漏后，待导体检漏系统的真空室压强约为5.0×10- 3 Pa，关闭机械泵的连通阀门。检漏仪作为分子泵的前级泵，接收来自真空系统的全部气载。此时，不存在辅助泵的氦分流，导体检测系统的灵敏度最高。

　　当检漏仪进口压力在5 Pa 以下时，检漏仪的输出信号值<1×10- 9 Pa·m3/s，信号噪声值变化限于输出信号值在小数点区间上。检漏系统漏率对应检漏仪的输出信号值相对稳定，则可以对系统漏率进行标定。

　　规范漏孔与检漏系統对接前，时先加制冷剂漏孔与对接的电动阀门互相存留的大气与氦气，最后再使用对接的电动阀门，规范漏孔的氦气进到抽抽真空室。规范漏孔的氦气进到抽抽真空室，检漏仪输入信息值在维持空间内相对稳定时候不小于等于63 倍的体现时候，记下表规范漏孔漏率应检漏仪输入信息值I1。接下来关了规范漏孔的对接阀，检漏仪输入信息值在维持空间内相对稳定约20 min，记下表系統氦本底应对检漏仪的输入信息值I0 或系統本底躁声In。则系統的较小可检漏率按压式计算出来： Qmin = In/I1-I0 ·T/T0 ·Qc (20) 　　式中In———检漏仪检验全过程中的效果噪声污染数据电磁波值;I1———规范准则化漏孔漏率相当于检漏仪的效果数据电磁波值;I0———系统本底相当于检漏仪的效果数据电磁波值;T———导检查验时的生态的环境体温;T0———规范准则化漏孔漏率校零时的生态的环境体温(23℃±0.2);Qc———规范准则化漏孔复位的漏率(氦)

实验数据及处理

　　检测系统标定漏率- 时间曲线

图4 验测体系测量漏率- 时段弧度

　　如图4 所示，待系统漏率稳定后打开标准漏孔连通阀，氦气进入系统，记录标准漏孔漏率对应检漏仪的输出信号值I1=4.66×10- 9 Pa·m3/s;关闭标准漏孔连通阀，记录系统本底对应的检漏仪输出信号I0=1.40×10- 10 Pa·m3/s 以及系统噪声信号In=1.2×10- 11 Pa·m3/s;记录标准漏孔的校准漏率Qc=5.3×10- 9 Pa·m3/s 以及所处的环境温度20℃。则检漏系统的最小可检漏率Qmin:

　　由于ITER 导体研制技术规范明确规定总体检漏系统的最小可检漏率达到小于1×10- 9 Pa·m3/s的条件下，方可对单件导体进行气密性检测。经标定， 此导体整体检漏系统的最小可检漏率Qmin=1.4×10- 11 Pa·m3/s，满足导体漏率检测要求。

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