为了研究适用于托卡马克氦质谱检漏的选择性抽氢技术，设计了一套氘氦分离装置进行氦气和氘气的低温冷凝效应研究。本文介绍了装置的结构设计，搭建实验平台对装置的真空性能进行测试，并初步探索了有效冷凝氘气的工作温度、抽气容量以及4He /D2混合气体对冷凝效应的相互影响。实验结果表明，装置有效冷凝氘气的工作温度范围为6 ～ 12 K，抽氘气容量约为10 ^{- 3} Pa·m³ ; 并且6 K 时4He /D2混合气体中微流量的氦气不会被氘气裹挟吸附。氘氦分离装置符合设计目标。

　　核聚变装置以氢同位素作为实验气体，氦质谱检漏法采用氦气作为示踪气体，由于氦原子( 4.0026 amu) 与氘分子( 4. 0282 amu) 的质量数十分相近，使用氦质谱检漏仪进行真空检漏时将受到真空室壁释放出的氢同位素的严重干扰。为此，需采用选择性抽气泵来抽除氢同位素，抑制氘本底以提高氦质谱检漏系统的灵敏度。国外对一些能用于氦检漏仪的氢选择抽气新技术进行了研究，包括超级渗透金属薄膜，非蒸散吸气剂泵和约10 K 裸低温屏等。其中，10 K 低温泵具有易维护的特点，被国际热核聚变实验堆(ITER) 检漏技术采用。

　　温度低泵是灵活运用温度低从表面将被加制冷剂间的气态蒸汽加热、有毒气体有毒气体吸咐、收集等来可达抽气作用。近些年，民用温度低泵多适用有毒气体有毒气体吸咐剂来保证 对必须凝气态( He、H2、Ne)的抽除，真空体泵技艺网(//crazyaunt.cn/)观点此类泵对氦气也是有一些 抽速，并不能保证 氘气和氦气的剥离。为了更好地理论研发温度低泵的首选性抽氢机械性能，成功研制几套不加有毒气体有毒气体吸咐剂的温度低蒸汽加热提升保护配置———氘氦剥离提升保护配置，做氦气和氘气的蒸汽加热工作理论研发，这对托卡马克提升保护配置真空体泵检漏拥有 重要的的现实意义。

1、氘氦分离装置的结构设计

　　用低溫物质将表明层急冷，低溫表明层就能大规模空调蒸发器剂水剂凝固点湿度比其湿度高的气休。由各项气休凝固点湿度不一样的，设定低溫表明层的湿度能满足不一样的气休的抽除。氘氦分开裝置选择了压缩机设备机低溫泵的细则细则，压缩机设备机低溫泵设计存在不同规格的中小型、自動化、抽速大等特色。裝置设计如下图表达1 表达，由泵壳、低溫空调蒸发器剂水剂板、光普及能危害屏避板、压缩机设备机和控温仪包含。压缩机设备机冷头、低溫空调蒸发器剂水剂板和光普及能危害屏避板封装形式在泵壳内。压缩机设备机是有级压缩机设备，低溫空调蒸发器剂水剂板与压缩机设备机的6级冷头接接，是 重点抽气安全装置; 光普及能危害屏、障板与6级冷头接接，禁止空调蒸发器剂水剂板遭受对外部的可以直接热光普及能危害。

图1 氘氦破乳平衡装置示图图 　　电机外壳主耍主耍采用通径为Φ150 的双张口T 字型区域成分，制冷机组机冷头向下装设，技术横向的方向为进、吸气口，与各种水管或重力作用软件并联电路图。空调蒸发器水板能够 应用于T 型技术横向中立体的制热板与冷头连入，由5 片垂直的直经为Φ120 的镀亮镍无氧铜块根据，串联装设在制热板上。主耍主耍采用多片空调蒸发器水板能增长空调蒸发器水总面积导致改善空调蒸发器水使用率。单支空调蒸发器水板成分图甲2 已知，铜块后面张口与制热板连入，板上开若干意见排气孔使未被空调蒸发器水的气态能够 ，孔直经Φ3，两两每隔10 mm; 每俩片板的排气孔脱位分布，构成非切线型流导成分。根据空调蒸发器水板的布置非常复杂，须得能够 摸拟来赢得其流导机率，本论文中不作为专题讨论。空调蒸发器水板用大范围地扩散屏围攻好，遮挡异物的热大范围地扩散。在进气口端添加障板，主耍拿来空调蒸发器水水空气压缩、有机会物等的气态分子式，并对未凝气态做出预冷，消减高温用电负荷量量。障板的选应用场景对接入机率和散发出因子，气态用电负荷量量和热用电负荷量量的流进的整体考虑到，下面选接入机率为0. 41 的铝合金百叶窗窗成分。 　　在首片蒸汽煮沸水板边部安装程序温传红外感应器器和烧水器件，由温差把控好器仪对蒸汽煮沸水板温确定采集程序和把控好。温传红外感应器器表面粗糙度为0.1 K，附近和最远的地方高端的蒸汽煮沸水板温差不大于1 K。烧水器件向蒸汽煮沸水板展示是一个热电机负载，温差把控好器仪结合添加温值一键转换伤害热效率的长宽比，保证蒸汽煮沸水板温固定。

图2 单面气液分离器板构造提醒图 　　气味从进气口端开始氘氦脱离平衡平衡装置，由小到大根据地温障板、空调蒸发器板，从撒气口端流黑，全部整个时中依靠地温空调蒸发器使用实现了抽气。平衡平衡装置对氘气的抽速由式(1) 来确定。

　　式中T 为被抽气味的热度，M 为气味的摩尔的品质，W为中空百叶窗窗障板的流导可能性，A 为蒸汽加热板占地面，α 为温度泵的结晶比率，γ 为温度泵的再化掉可能性。

2、结论

　　利用低温冷凝原理设计一套氘氦分离装置开展选择性抽氢技术研究。氘氦分离装置为制冷机低温泵结构，采用多片错孔的冷凝板形式以增加对氘气的冷凝面积并使得未被冷凝的氦气可以通过。设计温控组件调节冷凝板温度在要求的温度范围。以氘氦分离装置为主体搭建氘气、氦气分离实验研究平台，实验系统本底真空度1 × 10 ^-5 Pa，启动氘氦分离装置后真空度为8.7 × 10 ^-7 Pa。其有效冷凝氘气的工作温度范围为6 ～ 12 K，抽气容量为10 ^-3 Pa·m³。初步实验结果显示6 K 微流量氦气不会被裹挟吸附。氘氦分离装置实现了选择性抽气，符合设计目标，为进一步开展氦气、氘气的分离研究，提高托卡马克装置检漏系统灵敏度研究等提供了基本条件。