[发明专利]等离子体破裂防护专用的多锂球弹丸精确自动补给系统

说明书

技术领域

本发明涉及真空技术、精确转动控制技术及磁约束聚变领域，具体涉及一种等离子体破裂防护专用的多锂球弹丸精确自动补给系统。

背景技术

在托卡马克放电试验中，由于等离子体控制、磁流体不稳定性、杂质、高能逃逸粒子等原因，使得等离子体的破裂难以避免。特别是在实现托卡马克聚变堆稳态运行的主要研究内容—维持稳态高参数等离子体的放电中，等离子体破裂放电会导致严重的破坏作用，如第一壁大的热负载，强的机械应力，大的逃逸电流等，甚至对偏虑器靶板、第一壁部件甚至装置造成严重损伤。虽然现有托卡马克放电的不同参数的运行极限已经有了深入的研究，并且可以控制托卡马克在“安全运行”区域而避免破裂发生，但是总有一些破裂难以避免，因此，为在高参数条件下避免或减小破裂对大装置造成的危害，开展等离子体破裂缓解的研究是很有必要而且是很重要的，也是当前托卡马卡等离子体物理研究的重点之一。

等离子体破裂防护主要分为主动防护及被动防护两种方式，主动防护主要是通过反馈控制来控制等离子体放电参数，使其运行来等离子体安全区域来避免破裂；被动防护主要是对那些不可避免的破裂所采取的方式，即向等离子体中注入杂质的方式来缓解破裂所带来的危害，其主要有两种方法，一种是弹丸注入，一种是高压气体注入，两种杂质注入方式都有各自的优缺点，对于弹丸注入来说，由于材料致密，因此弹丸可以注入到等离子体芯部，但是目前使用的弹丸注入系统结构比较复杂且都是从国外引进；对于高压气体注入来说，该种注入方式需要的系统比较简单，但是由于是气体注入，由于电离效果，杂质气体只能进入到等离子体边界区域，很难进入到等离子体芯部区域。

为了克服弹丸注入系统复杂以及高压气体注入只能注入到等离子体边缘区域的缺点，我们在高压气体注入快速充气阀（201110090285）成功研制的基础上成功研发了多弹丸注入高压气体推进系统，该系统包含一套快速充气阀以及一套多锂球弹丸注入精确自动补给系统。根据实验的需求，通过多锂球弹丸注入精确自动补给系统在快速充气阀的出气口位置放置一定数量的锂球弹丸，快速充气阀得到触发信号后就会喷射一股高压气流把锂球弹丸加速到几百米的速度，从而锂球弹丸可以像普通的弹丸一样被注入到等离子体芯部，而高压气体杂质则可以注入到等离子体边缘区域，这样，就实现等离子体芯部及边缘的同时冷却，这对等离子体破裂缓解来说更加的有利。

多锂球弹丸注入精确自动补给系统的研制成功，对EAST托卡马克装置来说有着重要的意义，它的研制成功，标志着一种结合了弹丸注入及高压气体注入两种杂质注入方式优点的新型的杂质注入方式的成功实现，这对以后在EAST上开展等离子体破裂防护研究工作提供了有效的杂质注入工具。EAST作为在世界上第一个类ITER的全超导偏滤器装置，在其上进行破裂缓解实验，也可以为ITER聚变装置提供实验基础及数据参考与积累。

发明内容

本发明的目的是提供一套多锂球弹丸注入精确自动补给系统，本发明的技术方案如下：

一种等离子体破裂防护专用的多锂球弹丸精确自动补给系统，包括弹丸储藏盘、弹丸传递盘、固定盘，其特征在于：所述的弹丸储藏盘通过转动轴承安装在固定盘的一侧，呈U型结构，U型边缘开有一周密排的柱形弹丸储藏孔，所述的薄圆板形弹丸传递盘通过转动轴承安装在固定盘的另一侧，边缘上开设有弹丸传递孔，整体封装在真空室内，转动轴承通过步进电机联轴器连接真空室外的步进电机，所述的弹丸储藏盘里储藏有一定数量的锂球弹丸，所述的步进电机系统可以控制弹丸储藏盘及弹丸传递盘的转动，使得弹丸传递孔置于弹丸储藏孔正下方接收弹丸每次精确的传递一枚弹丸到开设在固定盘边缘的的弹丸出口处，位于弹丸出口下方的光电计数系统随时监测并记录从弹丸出口区掉落的弹丸数量，实现精确的弹丸补给和精确控制；所述固定盘下面连接有真空室外的支撑架。

所述的等离子体破裂防护专用的多弹丸精确自动补给系统，其特征在于：所述的弹丸储藏盘材料为铝合金材料，其结构设计成U型结构，U型边缘开有一周密排的柱形弹丸储藏孔，总共可以盛放300-400粒球型弹丸，该储藏盘底部设计有轴承结构，以减小旋转摩擦力，使弹丸盘转动更加灵活。

所述的等离子体破裂防护专用的多锂球弹丸精确自动补给系统，其特征在于：所述的弹丸传递盘其材料为铝合金材料，其结构设计成底部有轴承结构的薄圆板结构，该圆盘的厚度跟弹丸直径稍小，在圆板边缘开有一个弹丸孔。