方波驅(qū)動磁力提升裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS, Accelerator DrivenSubcritical System)中的顆粒材料輸運設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種方波驅(qū)動磁力提升裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]核能在解決世界能源短缺問題的同時，也使核安全，放射性廢料處理成為國際焦點。加速器驅(qū)動次臨界系統(tǒng)(ADS, Accelerator Driven Subcritical System)有望實現(xiàn)將高放射性和長壽命核廢料變成短壽命元素或者穩(wěn)定元素。針對ADS嬗變系統(tǒng)對靶材的要求提出鎢鐵鎳合金顆粒靶方案，使之同時具備目前國內(nèi)外研宄的固態(tài)靶和液態(tài)靶的優(yōu)點。為了實現(xiàn)顆粒靶在ADS靶系統(tǒng)中的輸運，考慮先將顆粒靶提升，然后靶材靠重力自由下落，連續(xù)通過靶區(qū)，接受高能質(zhì)子束輻照，產(chǎn)生中子，用于堆芯核嬗變反應(yīng)。輻照后的靶材經(jīng)過篩選系統(tǒng)和換熱系統(tǒng)繼續(xù)被提升，從而實現(xiàn)顆粒流靶的循環(huán)利用。
[0003]借鑒工業(yè)經(jīng)驗，顆粒靶輸運系統(tǒng)首先考慮機械提升方式。但ADS靶材處于高溫、強放射性的運行環(huán)境，使傳統(tǒng)機械提升在ADS靶系統(tǒng)中的運用受到限制:(I)傳統(tǒng)提升機往往需要較為復(fù)雜的傳動裝置，顆粒靶在和復(fù)雜的傳動裝置反復(fù)接觸和摩擦會磨損，損壞或卡住傳動裝置；(2)保證軸承、傳動部件的軸孔和減速器內(nèi)有足夠的潤滑油，需要經(jīng)常檢查；
[3]ADS靶系統(tǒng)處在高溫和輻射的環(huán)境中，給維修和維護帶來很大的困難，而傳統(tǒng)的機械提升機往往故障率較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種方波驅(qū)動磁力提升裝置。從而有效解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:所述的方波驅(qū)動磁力提升裝置，其特點是包括支撐機構(gòu)，所述的支撐機構(gòu)上設(shè)置有固定支架，固定支架內(nèi)安裝有由多個螺線管按照提升的方向組成的螺線管陣列，所述的螺線管包括用于繞制螺線管的方銅線，方銅線外圍設(shè)置有鐵軛，鐵軛上設(shè)置有固定端板，固定端板上設(shè)置有接電端子和用來通水散熱的冷卻水嘴，固定端板上還設(shè)置有固定螺孔，所述的螺線管陣列通過固定端板與固定支架相連，固定支架的下端連接有顆粒注入機構(gòu)，顆粒注入機構(gòu)與輸送管道相連，螺線管陣列提升顆粒注入機構(gòu)中的靶材，靶材在輸送管道中輸運，通過固定支架上端的流孔，靶材在流孔與輸送管道之間的打靶區(qū)接受質(zhì)子束轟擊，經(jīng)過靶材散熱回到顆粒注入機構(gòu)，所述的接電端子與電源和控制器相連。
[0006]所述的多個螺線管在裝配成螺線管陣列時相鄰兩個螺線管相隔5°裝配使螺線管陣列的引出端口的螺線管與提升的豎直方向有40° -180°的偏轉(zhuǎn)，從而將顆粒靶引出到外部管道，實現(xiàn)顆粒靶的循環(huán)提升。
[0007]所述的支撐機構(gòu)和固定支架采用非磁性不銹鋼材料。
[0008]所述的鐵軛采用半包式鐵軛結(jié)構(gòu)，鐵軛采用硅鋼片疊壓組成以減小渦流損耗。
[0009]所述的方銅線的參數(shù)根據(jù)螺線管的功率，工作環(huán)境所提供的水壓，線圈所能接受的溫升等確定。所述的冷卻水嘴根據(jù)螺線管所選用的線規(guī)來確定，與集流管相連接形成冷卻回路，保證螺線管連續(xù)運行時的散熱。所述的輸送管道，尤其是位于螺線管內(nèi)的輸送管道，由于螺線管所加的是脈沖電流，并且顆粒與管道的磨損比較嚴重，所以采用疊片非磁性耐磨管道，來減少渦流和摩擦力。所述的顆粒注入機構(gòu)為螺線管陣列所提升的顆粒儲存區(qū)。提升時，螺線管陣列對磁性顆粒的電磁力存在有效的作用范圍。這個有效范圍根據(jù)螺線管端部磁場對顆粒的電磁力作用來確定。所述的流孔根據(jù)質(zhì)子束打靶所需的靶材量，選擇不同孔徑的流孔。
[0010]所述的電源和控制器控制調(diào)節(jié)每個螺線管的加、斷電時間，對螺線管工作的占空比的調(diào)節(jié)，從而對方波脈沖相關(guān)參數(shù)的調(diào)節(jié)，其控制流程為:電源上電，進入通信檢測，如果此時檢測到下載程序命令，則進入程序下載模式，等待上位機控制；如果未檢測到下載程序命令，電源進入狀態(tài)檢測；狀態(tài)檢測通過后，第一個電源進行編號，其它電源等待；編號完成后各自電源讀取相應(yīng)編號的電流、時間配置，等待脈沖發(fā)生命令；此時，電源配置完成，發(fā)出脈沖命令，電源給螺線管加電，螺線管處于工作狀態(tài)。電源的具體工作過程為電源接到發(fā)送脈沖命令后，自身進行輸出，同時1#電源通過RS232與2#和3#電源建立通信并發(fā)送使2#和3#電源輸出的命令，2#和3#電源通過RS232接收到1#發(fā)送的輸出命令后傳送給單片機進行處理，單片機處理后控制達林頓管的驅(qū)動系統(tǒng)進行輸出，當1#輸出完畢后單片機控制關(guān)閉達林頓管驅(qū)動系統(tǒng)，打開線圈能量釋放系統(tǒng)，并通過RS232與4#建立通信并發(fā)送輸出命令。以此類推，控制電源加電時序。
[0011]一種所述的方波驅(qū)動磁力提升裝置的工作方法，如果通過控制界面設(shè)置螺線管同時工作的單元數(shù)為Ne，設(shè)置螺線管一個工作單元長度為Np，每臺螺線管配置單獨的電源供電，通過接電端子與電源連接，每臺電源配置單獨的控制器，通過控制界面可以自動讀取總得螺線管單元數(shù)Nt，其中Ne和Np可以調(diào)節(jié)，只要保證Nc+Np ( Nt, Ne ( Np，其特點是包括如下步驟:
[0012](I)按照設(shè)置，電源給螺線管加電；此時，靠近顆粒儲存區(qū)的初級螺線管A，以及之上的A+1級螺線管，A+2級螺線管......A+Nc級螺線管處于同時加電的狀態(tài)，其疊加磁場來提升磁性顆粒；
[0013](2)當顆粒運動到A級和A+1級螺線管的間隙時，給A級螺線管斷電，同時給Nc+1級螺線管通電；當顆粒運動到A+1級和A+2級螺線管的間隙時，給A+1級螺線管斷電，同時給Nc+2級螺線管通電；以此類推，保證總是有Ne個螺線管處于同時加電的狀態(tài)，磁性顆粒被逐級提升；
[0014](3)當Np，Np+1，Np+2......Np+Nc級螺線管處于同時加電狀態(tài)時，再次給A級螺線管，A+1級螺線管，A+2級螺線管……A+Nc級螺線管通電，提升下一組顆粒，以此達到顆粒近似連續(xù)提升的狀態(tài)；
[0015](4)在顆粒引出部分，加載相對中間段螺線管較大的脈沖幅度和較短的脈沖寬度的電流，使引出段的螺線管對顆粒有較大的電磁力，同時，引出段的螺線管快速退電，使提升上來的磁性顆粒輸送到外部管道，通過流孔，在打靶區(qū)接受質(zhì)子束轟擊；
[0016](5)經(jīng)過打靶區(qū)的磁性顆粒繼續(xù)回到顆粒注入機構(gòu)，實現(xiàn)顆粒的循環(huán)利用。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:所述的方波驅(qū)動磁力提升裝置，其顆粒靶在螺線管通道中運行，電磁力直接作用于被提升的靶材，不需要其它傳送裝置，實現(xiàn)了靶材的無接觸輸運，簡化了裝置結(jié)構(gòu)。輸運通道易封閉、安全性更高、運行穩(wěn)定，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更簡單，可以滿足ADS靶材的運行環(huán)境。螺線管作為該裝置的主要部件，故障率很低，降低了維修和維護的成本。
【附圖說明】
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[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0019]圖2為根據(jù)本發(fā)明圖1中的螺線管結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0020]圖3為根據(jù)本發(fā)明的控制流程圖；
[0021]圖4為根據(jù)本發(fā)明的提升原理示意圖。
[0022]圖中所示:1.方銅線；2.鐵軛；3.接電端子；4.固定端板；5.固定螺孔；6.冷卻水嘴；7.螺線管陣列；8.輸送管道；9.顆粒注入機構(gòu)；10.流孔；11.支撐機構(gòu)；12.固定支架；13.打靶區(qū)；14.一級螺線管；15.二級螺線管；16.三級螺線管；17.間隙；18.四級螺線管；19.磁性顆粒；20.間隙；21.六級螺線管；22.七級螺線管；23.八級螺線管。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合附圖所示之最佳實例作進一步詳述:
[0024]如圖1和2所示，所述的方波驅(qū)動磁力提升裝置，其特點是包括支撐機構(gòu)11，所述的支撐機構(gòu)11上設(shè)置有固定支架12，固定支架12內(nèi)安裝有由多個螺線管按照提升的方向組成的螺線管陣列7，所述的螺線管包括用于繞制螺線管的方銅線1，方銅線I外圍設(shè)置有鐵軛2，鐵軛2上設(shè)置有固定端板4，固定端板4上設(shè)置有接電端子3和用來通水散熱的冷卻水嘴6，固定端板4上還設(shè)置有固定螺孔5，所述的螺線管陣列7通過固定端板4與固定支架12相連，固定支架12的下端連接有顆粒注入機構(gòu)9，顆粒注入機構(gòu)9與輸送管道8相連，螺線管陣列7提升顆粒注入機構(gòu)9中的靶材，靶材在輸送管道8中輸運，通過固定支架12上端的流孔10，靶材在流孔10與輸送管道8之間的打靶區(qū)13接受質(zhì)子束轟擊，經(jīng)過靶材散熱回到顆粒注入機構(gòu)9，所述的接電端子3與電源和控制器相連。
[0025]所述的多個螺線管在裝配成螺線管陣列7時相鄰兩個螺線管相隔5°裝配，裝配角度一方面影響一定提升高度所需的螺線管數(shù)量，另一方面影響管道中的磁場分布，通過實驗綜合考慮，相隔5°左右裝配更具有優(yōu)勢，使螺線管陣列7的引出端口的螺線管與提升的豎直方向有40° -180°的偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)角度越大需要的螺線管數(shù)量越多，但同時引出效率越好，通過實驗綜合考慮，本發(fā)明裝置引出端口的螺線管與提升的豎直方向有45°的偏轉(zhuǎn)，從而將顆粒靶引出到外部管道，實現(xiàn)顆粒靶的循環(huán)提升。
[0026]所述的支撐機構(gòu)11和固定支架12采用非磁性不銹鋼材料。
[0027]所述的鐵軛2采用半包式鐵軛結(jié)構(gòu)，鐵軛2采用硅鋼片疊壓組成以減小渦流損耗。
[0028]所述的方銅線I的參數(shù)根據(jù)螺線管的功率，工作環(huán)境所提供的水壓，線圈所能接受的溫升等確定。所述的冷卻水嘴6根據(jù)螺線管所選用的線規(guī)來確定，與集流管相連接形成冷卻回路，保證螺線管連續(xù)運行時的散熱。所述的輸送管道8，尤其是位于螺線管內(nèi)的輸送管道8，由于螺線管所加的是脈沖電流，并且顆粒與管道的磨損比較嚴重，所以采用疊片非磁性耐磨管道，來減少渦流和摩擦力。所述的顆粒注入機構(gòu)9為螺線管陣列7所輸運的顆粒儲存區(qū)。輸運時，螺線管陣列7對磁性顆粒團26的電磁力有效的作用范圍。這個有效范圍根據(jù)螺線管端部磁場對顆粒的電磁力作用來確定。所述的流孔10根據(jù)質(zhì)子束打靶所需的靶材量，選擇不同孔徑的流孔。所述的支撐機構(gòu)11和固定支架12采用非磁性不銹鋼材料。由于螺線管所加的是脈沖電流，螺線管振動比較明顯，支撐機構(gòu)11和固定支架12確保整個裝置的穩(wěn)定性。
[0029]所述的方波驅(qū)動磁力提升裝置，其螺線管孔徑是根據(jù)最終要求的提升量確定，在滿足顆粒靶提升流量的情況下，孔徑越小越好；根據(jù)顆粒靶受到的阻力(重力，摩擦力)來估計提升顆粒靶材所需的電磁力大??；根據(jù)電磁力大小和