一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于一種核聚變裝置真空室器壁處理裝置，具體涉及一種真空室射頻輝光放電清洗壁處理系統(tǒng)的主要組成部件。
【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代熱核聚變實驗裝置運行過程中，要達到高約束狀態(tài)和較好的等離子體放電品質(zhì)，降低工作氣體粒子的再循環(huán)、嚴格地控制真空室內(nèi)部的雜質(zhì)種類和含量是非常重要的。目前國際上正在運行的核聚變裝置通常選用泰勒放電清洗(TDC)、直流輝光放電清洗(GDC)、電子或離子回旋共振放電清洗(EC-DC、IC-DC)進行其真空室器壁表面的鍛煉和原位處理。為了進一步提高直流輝光放電清洗效率，設計了一種可伸縮移動的螺旋式電極結(jié)構(gòu)，開展了射頻輔助下的直流輝光放電清洗實驗研究。射頻輔助下的直流輝光放電(RG)，由于高頻交變電場的作用增加了電子與氣體分子碰撞的機率，輝光放電運行更加穩(wěn)定，對清除器壁表面的低質(zhì)量數(shù)雜質(zhì)效率更高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極，它可用于聚變裝置真空室器壁處理的可伸縮移動的螺旋式電極。
[0004]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種可伸縮移動的螺旋式電極，它包括螺旋式射頻電極、伸縮驅(qū)動機構(gòu)，伸縮驅(qū)動機構(gòu)上設有螺旋式射頻電極。
[0005]所述的伸縮驅(qū)動機構(gòu)包括支撐底座，支撐底座上設有固定導軌和傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠，固定導軌上設有傳送系統(tǒng)SKF滑塊，傳送系統(tǒng)SKF滑塊上設有蝶形焊接波紋管，蝶形焊接波紋管的一端設有螺旋式射頻電極，另一端設有陶瓷封接水嘴，傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠一端與步進電機連接，另一端與傳送系統(tǒng)SKF滑塊連接。導軌上的前端設有傳送器前端壓縮裝置，另一端通過SKF滑塊和傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠與步進電機連接。
[0006]所述的螺旋式射頻電極的端頭連接有絕緣陶瓷套管,絕緣陶瓷套管與活連接頭連接。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點是，射頻電極采用碟形波紋管運動機構(gòu)進行驅(qū)動，可根據(jù)實驗要求方便快速調(diào)整電極位置。螺旋式結(jié)構(gòu)電極工作在高頻交變電場作用下，增加了電子與氣體分子發(fā)生碰撞的幾率增加，對清除真空室器壁表面的低質(zhì)量數(shù)雜質(zhì)效率更高。電極冷卻采用了水冷結(jié)構(gòu)，降低了電極因長時間使用發(fā)生變形的幾率。提高了該系統(tǒng)運行的安全性。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明所提供的一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極示意圖；
[0009]圖2為螺旋狀射頻輝光電極結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中，I螺旋式射頻電極，2蝶形焊接波紋管，3支撐底座，4步進電機，5傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠，6陶瓷封接水嘴，7傳送器前端壓縮裝置，8傳送系統(tǒng)SKF滑塊，9絕緣陶瓷套管，10活連接頭。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細介紹:
[0012]本發(fā)明的工作原理是通過加載在伸縮驅(qū)動機構(gòu)上的螺旋式電極上的高頻交變電場形成交變磁場使電子與氣體分子發(fā)生碰撞的幾率增加，對清除真空室器壁表面的低質(zhì)量數(shù)雜質(zhì)效率更高。
[0013]一種可伸縮移動的螺旋式電極，主要包括帶水冷的螺旋式射頻電極1、伸縮驅(qū)動機構(gòu)。
[0014]如圖1所示，一種可伸縮移動的螺旋式電極包括伸縮驅(qū)動機構(gòu)，伸縮驅(qū)動機構(gòu)包括支撐底座3，支撐底座3上設有固定導軌和傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠5，固定導軌上設有傳送系統(tǒng)SKF滑塊8，傳送系統(tǒng)SKF滑塊8上設有蝶形焊接波紋管2，蝶形焊接波紋管2的一端設有螺旋式射頻電極1，另一端設有陶瓷封接水嘴6，傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠5 —端與步進電機連接，另一端與傳送系統(tǒng)SKF滑塊8連接。導軌上的前端設有傳送器前端壓縮裝置7，另一端通過SKF滑塊8和傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠5與步進電機連接4 ;如圖2所示，螺旋式射頻電極I的端頭連接有絕緣陶瓷套管9,絕緣陶瓷套管9與活連接頭10連接。
[0015]螺旋式射頻電極I采用304不銹鋼管Φ 10 X 2mm (外徑x壁厚)繞制而成，成螺旋狀，四圈，總高度100mm。為保證電極安全平穩(wěn)前后運動，電極尺寸根據(jù)與真空室連接管道通徑尺寸而制定。為防止電極在高電壓下出現(xiàn)局部短路現(xiàn)象，影響實驗效果，在電極后端套裝了帶臺階的絕緣錐形陶瓷套管。
[0016]伸縮驅(qū)動機構(gòu)主要由步進電機、滾珠絲杠、線性導軌、碟形波紋管、滑塊、支撐底座等組成。最大行程為1200mm。裝置安裝有行程限位，其作用是保護波紋管工作在安全的壓縮范圍內(nèi)。伸縮傳送器機構(gòu)采用步進電機無極調(diào)速驅(qū)動。由于主真空室外接閘閥為水平連接，因而機械機構(gòu)采用水平安裝。系統(tǒng)所有法蘭密封均采用無氧銅刀口密封，電氣絕緣所用輔助材料選用符合真空環(huán)境下使用的陶瓷和聚四氟乙烯。系統(tǒng)真空漏氣率小于1.0Xl(T9Pam3S-l。
[0017]在進行射頻輝光前，先將帶有活接頭的射頻電極與壓縮波紋管傳動系統(tǒng)相連接，并進行真空撿漏。系統(tǒng)工作時，通過步進電機無極調(diào)速來驅(qū)動絲杠帶動與射頻電極相連接傳送桿壓縮碟形波紋管前后運動。將射頻電極推到真空室中心區(qū)域，加載射頻電源工作。采用螺旋結(jié)構(gòu)的電極在聚變裝置真空室運用射頻進行預電離輔助直流啟輝，使輝光放電清洗啟輝的電壓和氣壓值得到了明顯改善，擊穿氣壓下降了一個數(shù)量級到KT1Pa范圍內(nèi)，啟輝電壓最低為765V，提高了裝置與抽氣機組運行的安全性。通過在1050W直流功率下疊加同等射頻和直流功率時殘余氣體產(chǎn)額數(shù)據(jù)比較，得到了射頻輔助下的H2、CO2產(chǎn)額增量為純直流輝光下產(chǎn)額增量的1-3倍，提高了聚變裝置真空室器壁的放電清洗效率。
【主權項】
1.一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極，其特征在于:它包括螺旋式射頻電極(I)、伸縮驅(qū)動機構(gòu)，伸縮驅(qū)動機構(gòu)上設有螺旋式射頻電極(I )。
2.如權利要求1所述的一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極，其特征在于:所述的伸縮驅(qū)動機構(gòu)包括支撐底座(3)，支撐底座(3)上設有固定導軌和傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠(5)，固定導軌上設有傳送系統(tǒng)SKF滑塊(8)，傳送系統(tǒng)SKF滑塊(8)上設有蝶形焊接波紋管(2)，蝶形焊接波紋管(2)的一端設有螺旋式射頻電極(1)，另一端設有陶瓷封接水嘴(6)，傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠(5)—端與步進電機連接，另一端與傳送系統(tǒng)SKF滑塊(8)連接。導軌上的前端設有傳送器前端壓縮裝置(7)，另一端通過SKF滑塊(8)和傳送系統(tǒng)SKF滾珠絲杠(5)與步進電機連接(4)。
3.如權利要求1或2所述的一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極，其特征在于:所述的螺旋式射頻電極(I)的端頭連接有絕緣陶瓷套管(9),絕緣陶瓷套管(9)與活連接頭(10)連接。
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種核聚變裝置真空室器壁處理裝置，具體涉及一種核聚變裝置的移動式射頻輝光電極，它包括螺旋式射頻電極、伸縮驅(qū)動機構(gòu)，伸縮驅(qū)動機構(gòu)上設有螺旋式射頻電極。其優(yōu)點是，射頻電極采用碟形波紋管運動機構(gòu)進行驅(qū)動，可根據(jù)實驗要求方便快速調(diào)整電極位置。螺旋式結(jié)構(gòu)電極工作在高頻交變電場作用下，增加了電子與氣體分子發(fā)生碰撞的幾率增加，對清除真空室器壁表面的低質(zhì)量數(shù)雜質(zhì)效率更高。電極冷卻采用了水冷結(jié)構(gòu)，降低了電極因長時間使用發(fā)生變形的幾率。提高了該系統(tǒng)運行的安全性。
【IPC分類】H01J37-04, H01J37-32
【公開號】CN104576276
【申請?zhí)枴緾N201310467028
【發(fā)明人】蔡瀟, 曹曾, 黃向玫, 崔成和
【申請人】核工業(yè)西南物理研究院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月9日