[发明专利]一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法

说明书

本发明公开了一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，首先构建金属样品、真空法兰、热电偶、加热器、阀门、标准漏孔、质谱仪、真空泵组构成的测量系统，测量前首先通过标准漏孔进行检漏，然后通过真空泵组将测量系统抽真空至与聚变装置主机真空一致，最后将测量系统整体置于聚变装置主机中，在等离子辐射过载中通过质谱仪的数据，分析处理得到氢同位素在构成巨变装置第一壁的金属材料样品的渗透参数。本发明可以真实的在聚变装置服役环境辐照，保证数据的准确性，结构简单，具有良好的经济性。

技术领域

本发明涉及聚变装置测量技术领域，具体是一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法。

背景技术

托克马克核聚变装置中，聚变包层以低活化钢、钒合金作为主要候选结构材料，然而这两种材料均存在氢同位素高渗透、滞留的缺点。氢同位素在包层结构材料中的渗透滞留问题直接关系到聚变堆的经济性与安全性，并影响了氚支持的可能性。在研究聚变结构材料的氢同位素渗透滞留参数，需要将样品暴露在不同的服役环境后进行分析。

等离子体驱动渗透实验是研究氢同位素渗透滞留行为的重要步骤，目前国内包括国际上普遍采用使用小型线性直线等离子体装置来模拟聚变材料的服役环境，并配合真空金属细管螺纹密封样品。该方式存在的问题：1. 实验过程不能真实的反应聚变材料的服役环境；2. 实验中样品密封存在问题，样品密封时容易破裂；3. 样品的辐照面积受到严重约束，可能带来的辐照不均匀引起的后续测量误差和对实验数据的错误理解。

发明内容 本发明的目的是提供一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，以解决现有技术等离子体驱动渗透实验测量聚变装置第一壁氢同位素渗透时存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，用于测量构成聚变装置第一壁的金属样品在聚变装置服役的等离子环境下的氢同位素渗透，其特征在于：首先构建测量系统，测量系统中将待测量的金属样品制成圆盘形，采用两个真空CF法兰分别夹持固定在金属样品圆盘的两面，以在测量时起到隔绝密封效果，金属样品圆盘的一面紧贴设置热电偶，使用三路管路，三路管路各自一端合为一路后密封对接至热电偶所在一面对应的真空CF法兰以与金属样品圆盘连通，在合路后的管路内间隔金属样品圆盘一段距离的位置设置加热器，实验中可根据需求对金属样品圆盘进行加热，三路管路中其中一路管路另一端通过阀门与一个标准漏孔连通，第二路管路另一端连通至一个质谱仪的进口，第三路管路另一端与一个真空泵组连通；

测量前，首先通过阀门调节标准漏孔以对测量系统进行检漏，确定无漏点后启动真空泵组，将测量系统抽真空至与聚变装置主机真空一致，最后打开质谱仪并将测量系统整体置于聚变装置主机中等待等离子辐射，置于聚变装置时金属样品圆盘热电偶所在一面对应的真空CF法兰及其连接的管路面向聚变装置外，金属样品圆盘另一面对应的真空CF法兰面向聚变装置内，由金属样品圆盘将测量系统真空与聚变装置主真空室进行隔离，金属样品圆盘两面存在一定的压力差；在等离子辐射过载中远程查看质谱仪数据，基于质谱仪的数据分析处理得到氢同位素在构成聚变装置第一壁的金属材料样品的渗透参数。

所述的一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，其特征在于：所述质谱仪整体作磁屏蔽处理。

所述的一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，其特征在于：所述真空泵组为差分真空泵组。

所述的一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，其特征在于：所述加热器采用电加热的金属钨丝，通过改变电流控制金属钨丝温度进而给样品加热到指定温度。

所述的一种测量聚变装置第一壁氢同位素渗透的方法，其特征在于：所述热电偶与加热器构成测量上游段，通过在线加热金属样品圆盘测量气体热脱附或加热条件下的气体辐射。