受控核聚變裝置的真空室
發(fā)布時(shí)間：2019-05-07 19:18:05 | 人感興趣 | 評(píng)分：3 | 收藏：
受控核聚變裝置的真空室（即反應(yīng)室）是反應(yīng)堆的核心。其結(jié)構(gòu)有單層和雙層的。早期托卡馬克裝置為了獲得超高真空，采用雙層真空室，在內(nèi)外真空室間有保護(hù)真空。使內(nèi)真空室不受大氣壓力，這種結(jié)構(gòu)很復(fù)雜。后來(lái)發(fā)現(xiàn)單層也能保證超高真空，于是多采用單層結(jié)構(gòu)，使真空室大為簡(jiǎn)化。但有些裝置又采用雙層真空室。原因是夾層真空除了起保護(hù)真空作用外，還可以用于通過(guò)氣流對(duì)內(nèi)真空室加熱，冷卻及減少氘污染。為避免因外真空室漏人大氣、壓環(huán)內(nèi)真空室，內(nèi)外室之間必須設(shè)有安全保護(hù)裝置。
托卡馬克裝置真空室為環(huán)形，為使磁場(chǎng)能滲透進(jìn)去，在環(huán)向必須有很大的電阻。可以用兩種方法解決：一種是利用陶瓷環(huán)，但這種上米直徑的陶瓷環(huán)成型、燒制、封接都很困難；另一種是采用波紋管，此種結(jié)構(gòu)能抗大氣壓力又易安裝，一般是一個(gè)波一個(gè)波焊制而成。
真空室材料要有良好的真空性能、機(jī)械性能及耐輻射性能。要求有低的磁導(dǎo)率(μ≤1.004)、高的抗彎強(qiáng)度（σ≥4×104MPa），而延伸率在40%以上；較高的電阻率(ρ≥74μΩ．cm)；低的出氣率[q≤10 –10Pa．L/(s．cm2)]以及良好的焊接性能。一般選用無(wú)磁不銹鋼或鎳鉻合金鋼。對(duì)于磁壓縮和高頻加熱裝置，由于磁場(chǎng)滲透的要求，一般采用非金屬真空室，用氧化鋁或玻璃。在未來(lái)反應(yīng)堆中，引人注目的材料有鈮、鉬、釩、碳化硅及石墨等，但目前還未到應(yīng)用階段。
內(nèi)真空室要能承受高溫烘烤。托卡馬克裝置一般用歐姆變壓器繞組加熱真空室，溫度為450℃—500℃。
真空室制造過(guò)程中，室內(nèi)的元件要求用化學(xué)去油和超聲波清洗，零件運(yùn)輸和裝配時(shí)要嚴(yán)格遵守真空衛(wèi)生。大型真空室常用的清洗方法有兩種：一種是噴砂處理，超聲波去油、氟里昂蒸氣去油；另一種方法是用過(guò)氯乙烯蒸氣去油，超聲波清洗。
裝置的器壁在每次進(jìn)行核反應(yīng)實(shí)驗(yàn)之前需進(jìn)行放電清洗或輝光放電處理。放電清洗已在許多托卡馬克裝置上取得了明顯效果（清除器壁的碳和氧）。PLT裝置用低功率放電清洗，放電電流為2kA—10kA，器壁功率約0.05W/cm2．電子溫度2eV～5eV，經(jīng)104次放電后，使氧雜質(zhì)降低到1%左右。
PDX裝置采用氫輝光放電清洗，氫壓為4Pa，流量約1.3×103Pa.L/s，經(jīng)過(guò)120h放電處理，從真空室表面清除碳原子1.9×1023個(gè)，氧原子2.4×1022個(gè)。
真空室器壁上蒸發(fā)上一層鈦吸氣膜，能大大降低等離子體中雜質(zhì)含量。普林斯頓大學(xué)在ATC裝置上，s*先采用了伸縮式鈦升華器，鈦球伸入真空室，一次蒸發(fā)可使器壁覆蓋25%，將本底真空提高一個(gè)數(shù)量級(jí)，蒸發(fā)后升華器仍縮回原處。器壁存在著吸氣層，在放電過(guò)程中，不僅使氧雜質(zhì)減少，而且鈦膜起保護(hù)器壁作用，使器壁材料濺射減小，進(jìn)入等離子體中的雜質(zhì)亦隨之降低了。
托卡馬克裝置采用磁偏濾器，是減少等離子體中雜質(zhì)含量的有效方法。通過(guò)偏濾線(xiàn)圈作用，使雜質(zhì)含量較大的等離子體邊緣殼層沿著偏濾磁力線(xiàn)進(jìn)入凈化室，帶電的雜質(zhì)粒子在中性化板上，中和成中性粒子，被安裝在凈化室中的大抽速吸氣泵抽走。通常使用鈦升華泵及锫一鋁吸氣劑泵。
您看到此篇文章時(shí)的感受是：
