HL-2A裝置擠壓切割彈丸註入器及其工程調試

2011-08-30 徐紅兵 核工業西南物理】研究院

  與俄★羅斯培林實驗室共同研制的擠壓切割也不想再看到这个衰人彈丸註入器現已研制完成並安裝在HL-2A 裝置上。該彈丸註入器一柳川次幂想要控制自己次能制備和發射40 粒彈丸, 註入頻率高達30 Hz, 彈丸直徑1.3 mm, 長度1.3~ 1.7 mm 可調, 註入速度150~ 800 m/ s。本文主要介紹了擠壓切割ξ彈丸註入器的構成、工作原理及工程調試結果, 並給出了HL-2A 裝置〖上的加料實驗結果。

  註入彈丸不僅可以補充放電中消耗的燃料粒╳子, 同時彈丸註入也作為重要的等離子體實驗手段,可用它有效調節等離子體ζ 的參數分布, 實現改善約束、提高輔助加熱效率的而且很近目的[1]。現代核聚變研究♂中需要高可靠性和高重復性的彈Ψ丸註入來實現峰化密度分布和改善約束放電, 以便進行等離子體各種特○性的深入研究。隨著HL-2A 實驗的快感之中深入和HL-2A裝置的改造, 放電等離子體參數進一步提高和各種輔助加熱手段的投入, 放電時【間將更長, 要求註入更多的彈丸數量, 原用於HL􀀁1M 的八發彈丸註入将手中器已不能完全滿足物理實驗的需要△[2] 。為此核工業西南物理研究院與俄「羅斯培林實驗室( PELIN Laboratory Ltd. ) 聯※合研制了一套新的彈丸註入器, 工程知道調試已獲得成功, 並於2010 年上半年首次應用到HL-2A 加料物理實驗中。

1、擠壓切割彈丸註入器的構成和工▆作原理

  該擠壓切割彈丸註入器由擠壓切割系統、加速系統、推進想想一定很辛苦吧氣與丸料送氣系統、真空擴散系統、診斷系統及自動控制系統等組成, 彈丸註入器整體結構示意如圖1 所示。

彈丸註入器整體╲結構示意圖

圖1  彈丸註入器整體結構示意→圖

  該彈丸註入器采用擠①壓切割技術, 由俄羅斯PELIN 實驗室研安月茹还是持肯定态度發[3] 。圖2 是擠壓切割系統結構示意◆圖, 系統主要由真空室、擠壓驅嗯動器、低溫熱交換器、快速電磁閥、橫向切割点了点头表示明白了管@、壓力和溫度傳感器及彈丸長度調節器等組成, 其優點是彈丸尺寸可以根據實驗要求進◆行調節, 註入彈丸數目多, 擠壓出的“冰柱”屈服◎強度大, 切割成型時彈丸不易破ξ 碎, 因此可獲得比“原位冷凝”式制丸更好的重復性和完整性。低溫系統采用循環制冷機作為冷︾源, 能更好的為擠壓腔建立需要的穩定的溫情况下度梯度, 有利於“冰柱”的形成。通常“原位冷凝”式我不会怪你制丸需要采用液氦,

擠壓切割系統結構示卐意圖

圖2 擠壓切割系統結構示意圖

  由於液氦從異地供給, 不利於實驗的安々排, 采用循環制冷機後就能靈活地安排系統運行。循環制冷機為日本住友CSW-71D 壓縮機與RDK-415D 冷頭組成。冷頭功率: 一級冷頭50 K 時提供45 W, 二級冷頭4.2 K 時提供1.5 W, 這樣的功率可滿足該註入器的凍丸需求。

  可調節彈丸尺寸的◤活塞型擠壓切割註入器工眼神作原理: 先將整個系統進行抽真空毕竟苍粟旬可没有什么武力也没有什么异能後, 啟動制冷♀機降溫, 然後通過Ψ 步進電機調節彈丸長度調節器上的楔塊位置◣確定長方形冰柱的寬度( 即確定彈ㄨ丸的長度) , 然後將室溫丸料氣对他望了望源不斷地引入低溫擠壓腔,丸料氣在有溫度梯度的擠壓腔壁上凍結成霜霧狀,同時擠壓螺旋桿↓不斷上下往返運動將霜在←擠壓器中擠壓成長方形冰柱, 此階段屬於慢擠壓固氫, 當活塞末端運也因此動至噴口處, 彈丸制備第一階段結束; 第二階段來自外部啟動信號, 當接受到信號, 活塞→快速向下運動, 從而推進冰柱進入切割單人元, 利用切割器上的高頻切刀管往返運動將冰柱切割成一粒彈丸且送入槍管, 同時開啟電磁⌒ 快閥, 利用高壓氣加速↓彈丸, 多余的推進氣『則由真空擴散系統抽除, 如圖3 所示。該彈丸註入器一次可制80 mm 長的冰柱, 最多切◇割成40 粒彈丸。

可調節尺寸的√活塞型擠壓切割彈丸註入器工作運行▽原理

圖3 可調節尺寸的活塞型擠壓『切割彈丸註入器工作運行原理

3、結論

  擠壓︽切割彈丸註入器用氘氣做丸料氣, 采用擠壓切割技術制丸, 成功制造並◥發射了氘彈丸, 在HL-2A 裝置首次應用該彈丸註入器進行了彈丸註入實驗头发提议取得初步成果。彈丸註入器工程李冰清突然想起刚才調試結果表明:註入器設計合理, 工■作運行正常、可靠; 制丸重復◥性和完整性好, 發射與傳輸過程中彈丸質量損失小; 真空擴散室對推進氣有很◣好的抽除能力, 主要設計目標已經達到。在▂本次工程調試中, 彈太阳高高丸速度最大達ㄨ620 m/ s, 平均彈丸尺寸誤差杀手一脚踏在了翻倒小於4%。

參考文獻

  [1]  徐紅兵. 基於循显然刚才環制冷機的彈丸註入器方案設計∩與實驗構想[ D] . 四川: 核工業西南物理研究院, 2007
  [2]  徐紅兵, 劉德權, 肖正貴, 等. HL-2A 裝置中基於循環制冷機♂的彈丸發射器方案設計[ J] . 核聚變與等離子◥體物理, 2007, 27( 1) : 131
  [3]  Vinyar I V. Pellet Injector for HL-2A Tokamak[M] . MoscowRussia: Pelin laboratory, LTD, 2007
  [4]  肖正貴, 孫文哲, 劉德權, 等. HL-1 裝置彈丸發射系統的研制[ J] . 真空科學與技⊙術學報, 1993, 13( 6) : 395- 396
  [5]  成永軍, 李得天, 張滌新. 極高真空校準室內殘余氣體的成分分析[ J] . 真空科學與技我不是什么人術學報, 2010, 30( 1) : 54- 58