[发明专利]活塞式挤压弹丸制备装置

说明书

技术领域

本发明属于制备装置，具体涉及一种聚变反应堆中用于弹丸注入实验的固态丸料的制备装置。

背景技术

弹丸注入指的是把由氢或者其同位素冷冻成的固态小丸注入到聚变等离子体中。它被认为是改善等离子体密度分布和增强等离子体约束最重要的方法之一，相对于普通的补充送气和分子束注入等加料手段，弹丸注入因其具有更深的注入深度和更高的加料效率而被多国的聚变研究者所采用。近年来，随着等离子体高约束运行模式的取得以及国际热核反应实验堆（ITER）项目的展开，弹丸注入被用于边缘局域模（ELM）的控制和缓解、L-H模式转换阈值的降低以及台基区物理等国际聚变界前沿课题的研究。以往的用于聚变加料的固态丸料的制备都是采用“原位”冷凝的的方式：即丸料气体在冷冻腔内直接被冷凝吸附成冰丸，并被原位发射。这样的技术缺点在于：弹丸的大小不可调节；弹丸的数目会被冷冻枪管数量所限制；弹丸制备的可靠性不够稳定等。随着聚变研究的进一步发展，迫切的需要开发一种新型的弹丸制备装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的可制备尺寸可调、数量可调、高可靠性和高重复性的用于聚变弹丸注入实验的固态丸料的装置。

本发明的技术方案如下：活塞式挤压弹丸制备装置，包括挤压器，在挤压器内部设有活塞型挤压杆以及低温恒温器，所述的活塞型挤压杆的全部行程都在低温恒温器内部，活塞型挤压杆与电机相连，并且可以在电机的作用下做往复运动；挤压器上设置丸料气输入管，该丸料气输入管联通到挤压器的活塞末端，在活塞型挤压杆的末端设有供弹丸冰柱临时放置的空腔，在空腔的末端设置横向管道，在该横向管道中设置切割器，该切割器的运动受外部的切割器电磁线圈的控制，该横向管道还与外部的高压气源相连通，在高压气源管路上设置电磁快阀用来控制高压气体的通断，所述的横向管道还与抽气管道连通，抽气管道与真空泵联通，该抽气管道用于将操作残渣吸出，横向管道远离高压气源的方向形成弹丸枪管，该弹丸枪管用于输出切割好的弹丸。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，所述的活塞式挤压弹丸制备装置还包括设置在弹丸冰柱位置的观察窗。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，在弹丸枪管的末端设置诊断窗口，该诊断窗口用来测量弹丸的大小和速度，以及捕捉弹丸的图象。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，丸料气为氢或者氘气，纯度为99.9999%。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，在活塞型挤压杆底部安装有控制弹丸大小的楔块。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，低温恒温器的冷却采用液氦或者制冷机提供制冷功率。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，通过电磁快阀引入的所述的高压气源为纯氦气或者氢气，所述的高压为4.0~8.0Mpa。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，电磁快阀的最小频率大于40Hz。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，切割器的最小频率大于40Hz。

如上所述的活塞式挤压弹丸制备装置，其中，切割器为内径为1.3mm薄壁管。

本发明的显著效果是：活塞式挤压弹丸制备装置中活塞型挤压杆的应用，能够制造出密度更高，屈服性更大的丸料冰柱，这样的冰柱能够保证在被切割成固态弹丸时有更好的完整性和重复性；同时弹丸制备效率也大大提高，可以根据聚变实验要求，一次性制造出需要的冰柱长度，然后通过控制活塞型挤压杆的挤压速度和弹丸切割频率就可以得到需要的多个弹丸。

附图说明

图1活塞式挤压弹丸制备装置示意图。

图2活塞型挤压杆示意图。

图中1.电机、2.丸料气输入管、3.挤压器、4.低温恒温器、5.弹丸冰柱、6.电磁快阀、7.切割器电磁线圈、8.切割器、9.弹丸枪管、10.观察窗、11.抽气管道、12.诊断窗口13.活塞型挤压杆

具体实施方式