一种用于核聚变实验设备等离子体高效输运的装置

摘要

一种用于核聚变实验设备等离子体高效输运的装置，包括核聚变实验设备本体上的离子源设备、磁场线圈设备，由离子源设备安装板和真空腔室、观察窗口、固定平台、真空泵组、真空管道构成，真空腔室安装在固定平台上部，真空泵组经过管道和真空腔室左端连接，离子源设备安装板安装在真空腔室右端中部，离子源设备安装在离子源设备安装板右端，观测窗口具有多个，观测窗口由管道和观测板组成，观测板是透明材质，观测板安装在管道上部，多个观察窗口的管道分别安装在真空腔室外部周围的多个开孔上，多组磁场线圈设备分别安装在真空腔室外部周围上。本新型克服了现有核试验设备等离子束密度低、离化率低，不能满足聚变材料处理需求的缺点。

说明书

技术领域

本发明涉及核聚变实验设备使用的配套设施领域，特别是一种用于核聚变实验设备等离子体高效输运的装置。

背景技术

目前，全球能源需求急剧增加，在众多新能源中核聚变能由于高效、清洁被认为是最具潜力的可持续能源之一，因而现在全世界各工业强国都在对核聚变进行持续性研究，也取得了长足的进步。在核聚变实验设备中，等离子体被箍缩形成一定直径的束斑，然后照射在样品上，经相关设施作用，核聚变实验设备上的偏滤器把等离子体内部的杂质排出，从而使样品核聚变能的热量得以释放，推动汽轮机实现发电；因而，在核聚变实验中，如何有效提供将等离子体箍缩形成一定直径的束斑，并稳定输运至样品表面，产生高密度、高离化率的等离子体束流，提高离子通量，满足聚变材料的处理需求是核聚变取得成功的一步关键性因素。现有的核聚变实验设备，单一采用固定输出的磁约束装置，磁约束装置两个同轴分布的螺线管线圈产生的沿螺线管线圈轴线方向的磁力线形成的磁场来约束等离子体，在实际工作中磁力线会从两端螺线管线圈中间轴线方向跑出磁约束装置，并在磁约束装置外闭合成磁力线回路，这样造成核聚变实验设备等离子源产生的等离子体沿磁力线回路跑出，等离子体损失，让输运至样品表面的后续等离子束密度低、离化率低，不能满足聚变材料的处理需求，而且，在工作中，操作人员也不能随时观测到离子束轰击样品的情况，无法根据观测到的样品轰击情况及时调整合适的磁场输出强度，让等离子束在合适的磁场强度下达到最佳输出密度、最大离化率。

发明内容

为了克服现有核试验设备存在的弊端，本发明提供了合理布局结构，在真空环境下，可满足单阴极离子源、三阴极离子源及阵列离子源使用，在磁场线圈产生的磁场箍缩下，离子源形成高密度、高离化率束斑的等离子体，输运至样品表面，能在实验中通过观测口实时观测样品轰击情况，根据样品轰击情况及时调整合适的磁场输出强度，让等离子束在合适的磁场强度下达到最佳输出密度、最大离化率，从而让整个核聚变实验能取得较满意效果的一种用于核聚变实验设备等离子体高效输运的装置。

本发明其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于核聚变实验设备等离子体高效输运的装置，包括核聚变实验设备本体上的离子源设备、磁场线圈设备，其特征在于由离子源设备安装板和真空腔室、观察窗口、固定平台、真空泵组、真空管道构成，真空腔室安装在固定平台上部，真空泵组经过管道和真空腔室左端连接，离子源设备安装板安装在真空腔室右端中部，离子源设备安装在离子源设备安装板右端，观测窗口具有多个，观测窗口由管道和观测板组成，观测板是透明材质，观测板安装在管道上部，多个观察窗口的管道分别安装在真空腔室外部周围的多个开孔上，磁场线圈设备有多组，多组磁场线圈设备分别安装在真空腔室外部周围上。

所述的离子源设备是采用单阴极离子源的设备、三阴极离子源的设备、阵列离子源的设备中的一种，离子源设备工作时产生的束斑在30mm以下。

所述的磁场线圈设备有配套调节设施，能对磁场强度进行调节，对等离子体输运距离在100到1200mm之间。

所述的真空泵组由多台真空泵并联组成，真空泵组工作时，真空腔室内部产生的极限真空值在5x10至5pa之间。

所述的真空腔室工作压力在10到10000Pa范围之间。

本发明有益效果是：本发明提供了在极限真空环境下，可使用单阴极离子源、三阴极离子源及阵列离子源设备中的任意一种作为等离子源，工作时，在真空腔室外部磁场线圈设备产生磁场线的磁场箍缩下，离子源形成高密度、高离化率束斑的等离子体，输运至样品表面；试验中，实验人员可通过观测窗口实时观测样品轰击情况，根据样品轰击情况及时调整磁场线圈设备合适的磁场输出强度，让等离子束在合适的磁场强度下达到最佳输出密度、最大离化率，让整个核聚变实验取得较满意的效果；克服了现有的核试验设备等离子束密度低、离化率低，不能满足核聚变材料处理需求的缺点，基于以上，所以本发明具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本发明做进一步说明。

图1是核聚变实验设备本体上离子源设备、磁场线圈设备和本发明离子源设备安装板、真空腔室、观察窗口、固定平台的前视结构示意图。

图2是本发明俯视图。

具体实施方式

图1、图2中所示，一种用于核聚变实验设备等离子体高效输运的装置，包括核聚变实验设备本体上的离子源设备1、磁场线圈设备2，由离子源设备安装板3和真空腔室4 、观察窗口5、固定平台6、真空泵组7、真空管道8构成，真空腔室4安装在固定平台6上部，真空泵组7经过管道和真空腔室4左端连接，离子源设备安装板3安装在真空腔室4右端中部，离子源设备1安装在离子源设备安装板3右端，观测窗口5具有多个，观测窗口5由管道和观测板组成，观测板是透明材质，观测板安装在管道上部，多个观察窗口5的管道分别安装在真空腔室4外部周围的多个开孔上，磁场线圈设备2有多组，多组磁场线圈设备2分别安装在真空腔室4外部周围上。离子源设备1是采用单阴极离子源的设备、三阴极离子源的设备、阵列离子源的设备中的一种，离子源设备1工作时产生的束斑在30mm以下。磁场线圈设备2有配套调节设施，能对磁场强度进行调节，对等离子体输运距离在100到1200mm之间。真空泵组7由多台真空泵并联组成，真空泵组7工作时，真空腔室4内部产生的极限真空值在5x10至5pa之间。真空腔室4工作压力在10到10000Pa范围之间。

图1、图2中所示，本新型布局合理，真空泵组7工作后，使真空腔室4内部产生极限真空状态；离子源设备安装板3上的离子源设备1（可使用单阴极离子源、三阴极离子源及阵列离子源设备中的任意一种作为等离子源）工作产生离子束后，在真空腔室4外部磁场线圈设备2产生磁场线的磁场箍缩下，离子源设备1形成高密度、高离化率束斑的等离子体，输运至样品表面；试验中，实验人员可通过观测窗口5实时观测真空腔室4内部样品轰击情况，根据样品轰击情况及时调整磁场线圈设备2合适的磁场输出强度，让等离子束在合适的磁场强度下达到最佳输出密度、最大离化率，样品最大限度实现核聚变过程，实验取得较满意的效果；克服了现有的核试验设备等离子束密度低、离化率低，不能满足聚变材料处理需求的缺点。

本实施例为本发明较佳实例，并不用以限制本发明，凡在本新型原则范围内做任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。