KTX反场箍缩实验装置感应加热烘烤除气方案设计

2014-08-15 黄方成 中国科学技术大学近代物理系

  KTX 反场箍缩实验装置不锈钢环形真空室外包覆一层1. 5 mm 厚无氧铜皮用来稳定等离子体,真空室外壁与铜皮间用聚四氟薄板隔开,简单的壁加热烘烤除气手段难以实现。巧妙地将纵场( TF) 线圈作为感应加热线圈,通过工频电磁感应直接加热方法来实现真空室的烘烤除气。计算了热平衡条件下由于传导、对流引起的热量损失确定了保温阶段所需的加热功率。工频电源采用三相交流供电,晶闸管全波整流; 4 只晶闸管构成的H 桥逆变电路为串联LC 谐振电路供电。电源频率选择2000 Hz,通过对系统电参数的计算,确定串联谐振电容参数。串联LC谐振电路等效为纯电阻电路,通过改变整流晶闸管的触发角改变直流电压来实现加热功率在0 ~ 153 kW 间可调,满足了加热初始大功率升温和后阶段小功率保温的加热流程的要求。加热中通过TF 线圈的电流、电压以及过程中的温升对TF 线圈都是安全的,设计方案可行。

  KTX 反场箍缩实验装置是为国际热核聚变实验堆( ITER) 计划专项,国内研究: 反场箍缩( RFP)磁约束聚变位形研究项目而设计的。设计参数为:大半径1. 4 m,小半径0. 4 m,最大等离子体电流1MA,电子密度2 × 1019 m - 3,电子温度600 eV,放电时间100 ms; 环形真空室壁材为SS316L 不锈钢,厚6 mm,容积4. 4 m3,表面积22 m2,采用氟橡胶密封;为了提供等离子体高真空运行环境,要求极限真空度1. 2 × 10 -6 Pa。抽气系统为: 6 套分别由分子泵罗茨泵机械泵组成的机组并联抽气,总抽速为6000 L /s,低温泵值班维持。为了确保洁净的真空条件,对真空室进行加热烘烤除气是必要地、也是有效地手段。真空烘烤除气一般采用在真空室外表面缠绕加热带、或覆盖加热被等间接加热的方法,也有向真空室表面吹高热氮气的方法进行加热的。因KTX 真空室外表面包覆了一层厚1. 5mm 来稳定等离子体的无氧铜皮,在真空室与铜皮之间用聚四氟膜隔开,简单加热烘烤方法都难以实现。恰好铜皮包覆在赤道面内侧留有张角近60°一条缝,角向没有构成闭合电通路,为利用纵场线圈作为感应加热线圈,通过电磁感应产生涡旋电流的欧姆耗散直接加热真空室壁,进行感应加热烘烤除气。

KTX 抽真空烘烤系统软件的工作和具体方法:

  KTX 反场箍缩装置真空烘烤系统的主要功能是将真空室烘烤到≤200℃,让吸附在真空器壁上的气体释放出来,由真空抽气系统抽走,从而获得洁净的真空条件。

  KTX 机械泵环境烘烤系統拟主要包括TF 涡流电阻功率线对于工频检测烧水涡流电阻功率线,确认工频涡流检测在机械泵环境室面上会产生涡流电压电流,确认器壁电阻功率的欧姆耗散焦耳热来烧水机械泵环境室来保证。TF 涡流电阻功率线总匝数为288 匝,机械泵环境室等效为1 匝涡流电阻功率线,由于纵场涡流电阻功率线与机械泵环境室两者等效一位变电器其变压比是288∶ 1。 KTX 真空体室和TF 电阻的大多情況   KTX 涡流箱环境室和TF 电机转子因素如表1 和表2 如下图如图所示,KTX 涡流箱环境室和TF 电机转子结构设计如图所示1 如下图如图所示。因KTX 涡流箱环境室全部的封严均用到氟聚氨酯封严,且在涡流箱环境室与铜发泡密封胶条两者图案填充有聚四氟外层绝缘带 层,为此烘烤气温确立为200℃,抓实也不会故障封严圈和外层绝缘带 。

KTX 真空室结构与TF 线圈

图1 KTX 涡流室结构特征与TF 电磁铁 表1 KTX 正空室技术参数

KTX 真空室参数

表2 TF 感应线圈参数表

TF 线圈参数

目的   KTX 反场箍缩实验设汁方案报告程序设汁方案的环型机械泵室高温烘烤除气巧用采用TF 电阻线做为感应灯灯高温电阻线,可不就能够依据2000 Hz 工频感应灯灯可不就能够直接高温机械泵室,基于程序电产品参数高温马力可不就能够提升150 kW,原理性化实验设汁方案报告是因为集成运放设汁方案正确。在调温起点时期可不就能够使机械泵室便捷加温,当室温来到200℃时,高温马力只需36 kW 就可不就能够达到室温始终不变。高温时可不就能够依据TF 电阻线的电流量和加在TF 电阻线上的电流电压均不多于容许值,在整体的48 h高温期间中TF 电阻线表面温度特小,故而该设汁方案是几乎准许的。