[发明专利]一种用于更换直线等离子体源的装置

说明书

一种用于更换直线等离子体源的装置，属于直线等离子体装置应用技术领域。这种用于更换直线等离子体源的装置采用等离子体源通过连接法兰与真空室法兰连接，在等离子体源上设有可移动的磁体线圈。连接法兰采用A型法兰、B型法兰或C型法兰。Helical型螺旋波等离子体源通过A型法兰与真空室法兰连接，蚊香型螺旋波等离子体源通过B型法兰与真空室法兰连接，六硼化镧等离子体源通过C型法兰与真空室法兰连接。通过不同的法兰接口可以连接不同的等离子体源，分别调节每种等离子体源所需要的最优磁场环境，从而快速方便的更换等离子体源，根据需求创造不同的等离子体环境。

技术领域

本发明涉及一种用于更换直线等离子体源的装置，属于直线等离子体装置应用技术领域。

背景技术

核聚变能被视为人类未来的主要能源，托卡马克是最有可能实现可控核聚变的装置，因此成为世界范围内受控核聚变研究的重心。托卡马克为实现稳态长时间放电，则芯部产生的能量和粒子必须通过刮削层最终沉积到偏滤器靶板。而偏滤器是托卡马克中等离子体与中性粒子、等离子体与材料发生相互作用、能量辐射的主要部件，将直接关系到聚变装置的寿命。因此，偏滤器等离子体以及等离子体与壁材料相互作用已经成为未来聚变堆的稳定运行面临的最大问题。人们需要理解偏滤器能量辐射机理、等离子体与壁材料发生的主要反应，以及其对材料和等离子体的分别影响，这就需要在具有托卡马克的等离子体环境中开展深入研究。

现有的托卡马克装置距离聚变堆所要求的稳态长脉冲放电尚有巨大差距，同时由于托卡马克自身运行昂贵、以及诊断手段的限制，很难深入开展不同实验条件下的偏滤器等离子体物理机理和等离子体与壁材料相互作用研究。直线等离子体装置是一种实验室装置，通过构建稳态磁场，在真空环境中将等离子体源产生的等离子体束缚在磁场中，形成稳态等离子体束，从而构建类似偏滤器等离子体的环境，以在实验室开展偏滤器物理相关研究。

偏滤器等离子体包含非常复杂的物理问题，如原子分子碰撞辐射，等离子体脱靶，杂质输运，材料辐照损伤，燃料滞留等，这些不同物理问题，所需要的等离子体环境并不相同。对于等离子体脱靶、等离子体输运、等离子体加料，需要高密度、大体积等离子体源，可以选取螺旋波等离子体源。而研究材料辐照损伤、燃料滞留问题，需要高束流密度、长时间稳态等离子体束，其对于等离子体温度和束斑大小要求较低，可以采用六硼化镧阴极等离子体源。国内现有直线装置均只能采取一种等离子体源开展较为单一的物理问题，这就导致无法在同一直线装置系统的全方面研究偏滤器关键物理问题。因此，直线等离子体装置具有快捷、方便的可更换等离子体源对于解决上述问题尤为重要，既可以充分利用磁场和真空室开展全方位偏滤器物理研究，又避免额外建造不同装置所需要的技术及成本。

除此之外，在磁约束核聚变研究领域，产生不同参数的等离子体束也有广泛应用，例如推进器研究，等离子体材料表面改性研究等，这也需要在真空或者磁场环境具有不同的等离子体源。本发明将针对这些具体需求，通过灵活更换等离子体源，产生多种等离子体环境。

发明内容

针对现有直线等离子体装置仅具有单一等离子体源，无法系统研究偏滤器等离子体相关科学问题的局限，本发明的目的在于提供一种用于更换直线等离子体源的装置，该装置能方便、快捷的更换等离子体源，使得直线等离子体装置变为多等离子体平台，便于开展不同物理问题研究。

本发明的技术方案为：一种用于更换直线等离子体源的装置，它包括与真空室固定连接的真空室法兰，它还包括等离子体源，所述等离子体源通过连接法兰与真空室法兰连接，在等离子体源上设有可移动的磁体线圈，磁体线圈采用单独供电，电流为600A时，单个线圈的最大功率为37.33kw。

所述连接法兰采用A型法兰、B型法兰或C型法兰；等离子体源采用Helical型螺旋波等离子体源、蚊香型螺旋波等离子体源或六硼化镧等离子体源，Helical型螺旋波等离子体源通过A型法兰与真空室法兰连接，蚊香型螺旋波等离子体源通过B型法兰与真空室法兰连接，六硼化镧等离子体源通过C型法兰与真空室法兰连接。