一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體動(dòng)力學(xué)及磁約束聚變領(lǐng)域，具體是一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在托卡馬克放電試驗(yàn)中，由于等離子體控制、磁流體不穩(wěn)定性、雜質(zhì)、高能逃逸粒子等原因，使得等離子體的破裂難以避免。特別是在實(shí)現(xiàn)托卡馬克聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的主要研究?jī)?nèi)容——維持穩(wěn)態(tài)高參數(shù)等離子體的放電中，等離子體破裂放電會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的破壞作用，如第一壁大的熱負(fù)載，強(qiáng)的機(jī)械應(yīng)力，大的逃逸電流等，甚至對(duì)偏慮器靶板、第一壁部件甚至裝置造成嚴(yán)重?fù)p傷。雖然現(xiàn)有托卡馬克放電的不同參數(shù)的運(yùn)行極限已經(jīng)有了深入的研究，并且可以控制托卡馬克在“安全運(yùn)行”區(qū)域而避免破裂發(fā)生，但是總有一些破裂難以避免，因此，為在高參數(shù)條件下避免或減小破裂對(duì)大裝置造成的危害，開(kāi)展等離子體破裂緩解的研究是很有必要而且是很重要的，也是當(dāng)前托卡馬卡等離子體物理研究的重點(diǎn)之一。
[0003]實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在破裂發(fā)生前快速地向等離子體內(nèi)部注入一定量的雜質(zhì)氣體，則可以把等離子體的破壞性降低到很低的程度，該種雜質(zhì)注入方式已經(jīng)成功世界上絕大多數(shù)托卡馬克裝置開(kāi)展等離子體破裂緩解的主要方式，也是未來(lái)ITER進(jìn)行等離子體破裂緩解的備選方案之一。
[0004]但是實(shí)驗(yàn)中研究發(fā)現(xiàn)，由于采用高壓快閥注入快速注入的氣體呈團(tuán)簇的形式進(jìn)入等離子體邊界局部區(qū)域，從而導(dǎo)致注入的氣體的利用效率過(guò)低，而且呈現(xiàn)很強(qiáng)的極向不對(duì)稱(chēng)性，大大的減弱了等離子體破裂緩解的效果。
[0005]為了解決以上困難，進(jìn)一步注入氣體的利用效率及增強(qiáng)等離子體破裂緩解效果，在快速充氣閥(專(zhuān)利號(hào):201110090285 )成功研制的基礎(chǔ)上，我們特別研發(fā)了一種等離子體破裂防護(hù)專(zhuān)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)。該氣體分配系統(tǒng)由漸變式進(jìn)氣管路、可調(diào)孔徑的多孔隔板、發(fā)散式出氣管路等三大部分組成，高壓充氣閥出來(lái)的氣體通過(guò)漸變式進(jìn)氣管路后再通過(guò)一個(gè)可調(diào)節(jié)孔徑的多孔隔板，然后通過(guò)一個(gè)發(fā)散式出氣管路從各個(gè)出氣管路噴射而出進(jìn)入等離子體的不同區(qū)域，通過(guò)調(diào)節(jié)多孔隔板中孔徑的比例可以調(diào)節(jié)每個(gè)出氣管路的氣體流量，這樣一方面可以擴(kuò)大氣體的冷卻面積，另外一方面可以更有效的提高注入氣體的利用效率，更有利于提高等離子體破裂緩解的效果。
[0006]一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)的研制成功，對(duì)EAST托卡馬克裝置來(lái)說(shuō)有著重要的意義，它的研制成功，為在EAST上進(jìn)一步開(kāi)展高壓氣體注入緩解等離子體破裂實(shí)驗(yàn)研究提供了更加高效的雜質(zhì)注入工具。EAST作為在世界上第一個(gè)類(lèi)ITER的全超導(dǎo)偏濾器裝置，在其上進(jìn)行破裂緩解實(shí)驗(yàn)，也可以為ITER聚變裝置提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)及數(shù)據(jù)參考與積累。
[0007]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，以提高注入氣體的利用效率，增強(qiáng)等離子體破裂緩解效果。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:包括漸變式進(jìn)氣管路，所述漸變式進(jìn)氣管路為從圓形截面逐漸變化成矩形截面的管路結(jié)構(gòu)，漸變式進(jìn)氣管路圓形管口端連通至高壓充氣閥，漸變式進(jìn)氣管路矩形管口端設(shè)置有多孔隔板，多孔隔板中各通孔的孔徑可調(diào)，還包括有發(fā)散式出氣管路，所述發(fā)散式出氣管路由呈三十度角排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，發(fā)散式出氣管路中各路氣體分配管路一端一一對(duì)應(yīng)連通安裝至多孔隔板中孔徑匹配的通孔處。
[0009]所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述漸變式進(jìn)氣管路圓形管口端通過(guò)法蘭連通至高壓充氣閥。
[0010]所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述漸變式進(jìn)氣管路其管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成從圓形截面逐漸變化成矩形截面的形狀，該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了氣體動(dòng)力學(xué)特性，可以減小氣體流阻，增大氣體流速。
[0011]所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述多孔隔板其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成矩形的多孔的可更換的金屬隔板，通過(guò)改變隔板中孔徑的大小比例，可以調(diào)節(jié)各個(gè)出氣回路的出氣量。
[0012]所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述的發(fā)散式出氣管路為由呈三十度角排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，氣體通過(guò)該分配管路可以按比例注入到等離子體不同邊界區(qū)域。
[0013]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)為:
(1)本發(fā)明采用的漸變式進(jìn)氣管路，其管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成從圓形截面逐漸變化成矩形截面的形狀，可以減小氣體流阻，增大氣體流速。
[0014](2)本發(fā)明采用可調(diào)孔徑的多孔隔板，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成矩形的多孔的可更換的金屬隔板，通過(guò)改變隔板中孔徑的大小比例，可以調(diào)節(jié)各個(gè)氣體分配回路的出氣量。
[0015](3)本發(fā)明采用發(fā)散式出氣管路為由呈三十度排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，氣體通過(guò)該分配管路可以按比例注入到等離子體不同區(qū)域，可以進(jìn)一步提高注入氣體的利用效率，增強(qiáng)等離子體破裂緩解效果。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2為本發(fā)明多孔隔板與發(fā)散式出氣管路連接結(jié)構(gòu)局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見(jiàn)圖1、圖2所示，一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，包括漸變式進(jìn)氣管路2，漸變式進(jìn)氣管路2為從圓形截面逐漸變化成矩形截面的管路結(jié)構(gòu)，漸變式進(jìn)氣管路2圓形管口端連通至高壓充氣閥，漸變式進(jìn)氣管路2矩形管口端設(shè)置有多孔隔板3，多孔隔板3中各通孔的孔徑可調(diào)，還包括有發(fā)散式出氣管路4，發(fā)散式出氣管路4由呈三十度角排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，發(fā)散式出氣管路4中各路氣體分配管路一端一一對(duì)應(yīng)連通安裝至多孔隔板3中孔徑匹配的通孔處。
[0019]漸變式進(jìn)氣管路2圓形管口端通過(guò)法蘭1連通至高壓充氣閥。
[0020]漸變式進(jìn)氣管路2其管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成從圓形截面逐漸變化成矩形截面的形狀，該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了氣體動(dòng)力學(xué)特性，可以減小氣體流阻，增大氣體流速。
[0021]多孔隔板3其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成矩形的多孔的可更換的金屬隔板，通過(guò)改變隔板中孔徑的大小比例，可以調(diào)節(jié)各個(gè)出氣回路的出氣量。
[0022]發(fā)散式出氣管路4為由呈三十度角排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，氣體通過(guò)該分配管路可以按比例注入到等離子體不同邊界區(qū)域。
[0023]本發(fā)明包括漸變式進(jìn)氣管路、可調(diào)孔徑的多孔隔板、發(fā)散式出氣管路。高壓充氣閥出來(lái)的氣體通過(guò)漸變式進(jìn)氣管路后再通過(guò)一個(gè)可調(diào)節(jié)孔徑的多孔隔板，然后通過(guò)一個(gè)發(fā)散式出氣管路從各個(gè)出氣管路噴射而出進(jìn)入等離子體的不同區(qū)域，通過(guò)調(diào)節(jié)多孔隔板中孔徑的比例可以調(diào)節(jié)每個(gè)出氣管路的出氣量。
[0024]首先高壓充氣閥通過(guò)右側(cè)的法蘭與該氣體分配系統(tǒng)連接，充氣閥觸發(fā)后，氣體就進(jìn)入漸變式進(jìn)氣管道，氣體就隨著管道的變形而從七個(gè)不同的出氣管路流出，從而進(jìn)入等離子體不同的邊界區(qū)域，通過(guò)調(diào)節(jié)多孔隔板中孔徑的比例可以調(diào)節(jié)發(fā)散式出氣管路各個(gè)支路的出氣量，從而可以進(jìn)一步提高注入氣體的利用效率，增強(qiáng)等離子體破裂緩解效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:包括漸變式進(jìn)氣管路，所述漸變式進(jìn)氣管路為從圓形截面逐漸變化成矩形截面的管路結(jié)構(gòu)，漸變式進(jìn)氣管路圓形管口端連通至高壓充氣閥，漸變式進(jìn)氣管路矩形管口端設(shè)置有多孔隔板，多孔隔板中各通孔的孔徑可調(diào)，還包括有發(fā)散式出氣管路，所述發(fā)散式出氣管路由呈三十度角排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，發(fā)散式出氣管路中各路氣體分配管路一端一一對(duì)應(yīng)連通安裝至多孔隔板中孔徑匹配的通孔處。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述漸變式進(jìn)氣管路圓形管口端通過(guò)法蘭連通至高壓充氣閥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述漸變式進(jìn)氣管路其管路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成從圓形截面逐漸變化成矩形截面的形狀，該種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)充分考慮了氣體動(dòng)力學(xué)特性，可以減小氣體流阻，增大氣體流速。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述多孔隔板其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)成矩形的多孔的可更換的金屬隔板，通過(guò)改變隔板中孔徑的大小比例，可以調(diào)節(jié)各個(gè)出氣回路的出氣量。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，其特征在于:所述的發(fā)散式出氣管路為由呈三十度角排列的多路氣體分配管路構(gòu)成，氣體通過(guò)該分配管路可以按比例注入到等離子體不同邊界區(qū)域。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種等離子體破裂防護(hù)用的一進(jìn)多出型氣體分配系統(tǒng)，包括漸變式進(jìn)氣管路，漸變式進(jìn)氣管路圓形管口端連通至高壓充氣閥，漸變式進(jìn)氣管路矩形管口端設(shè)置有多孔隔板，還包括有發(fā)散式出氣管路，發(fā)散式出氣管路中各路氣體分配管路一端一一對(duì)應(yīng)連通安裝至多孔隔板中孔徑匹配的通孔處。本發(fā)明可以減小氣體流阻，增大氣體流速?？梢哉{(diào)節(jié)各個(gè)氣體分配回路的出氣量。還可以進(jìn)一步提高注入氣體的利用效率，增強(qiáng)等離子體破裂緩解效果。
【IPC分類(lèi)】F16L41/03
【公開(kāi)號(hào)】CN105299367
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510701852
【發(fā)明人】莊會(huì)東, 張曉東, 胡建生, 李雪芹
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所
【公開(kāi)日】2016年2月3日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日