本發(fā)明屬于真空室領(lǐng)域，具體涉及一種高功率長脈沖中性束注入器真空室。

背景技術(shù)：

中性束(nbi)注入加熱是磁約束聚變實(shí)驗(yàn)裝置主要的輔助加熱方式之一，國際上主要的大中型托卡馬克都配備了較強(qiáng)的中性束系統(tǒng)。隨著聚變實(shí)驗(yàn)裝置的擴(kuò)大以及聚變等離子體實(shí)驗(yàn)研究的深入，中性束加熱系統(tǒng)要求的注入功率、束粒子能量以及束脈沖寬度不斷提高，由此帶來的工程技術(shù)難度也不斷增加。為了實(shí)現(xiàn)hl-2a裝置升級改造后的hl-2m裝置的物理目標(biāo)，需要研制3條新的nbi束線，每條nbi加熱束線功率達(dá)到5mw。

中性束注入器不同部位對真空度要求不一樣，靠近聚變實(shí)驗(yàn)裝置一端的束漂移段的真空度需要與聚變實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)真空度在同一量級，一般在10^-5pa～10^-6pa量級；而為將來自離子源的高能離子束進(jìn)行中性化，中性化室的真空度需要維持在10^-1pa量級。為此，目前聚變實(shí)驗(yàn)裝置的中性束注入器真空室主要采用差分式結(jié)構(gòu)，沿中性束注入方向依次將真空室分為3段：中性化室段、主真空室段和束漂移段。在主真空室段配置高抽速真空泵，使該段真空室的真空度處于10^-3pa～10^-4pa量級。

目前，聚變實(shí)驗(yàn)裝置中性束注入器的主真空室主要采用圓形腔體和方形腔體，圓形腔體的主真空室制造簡單，在相同壁厚下強(qiáng)度較方形腔體強(qiáng)，因此整體重量要輕；方形腔體的真空室，由于各表面均為平面，對中性束注入器內(nèi)部部件的安裝精度要求低，中性束的對中難度更低。hl-2a裝置的2條中性束的主真空室采用方形結(jié)構(gòu)，升級后hl-2m裝置的5mw中性束注入器容積將增加5倍 到約25.5m³。由于hl-2m裝置周圍空間非常有限，采用方形真空室會(huì)對周圍其他裝置發(fā)生干涉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種高功率長脈沖中性束注入器真空室，完成離子束中性化，殘留離子束偏轉(zhuǎn)，中性束幾何匯聚，中性束注入等物理過程。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種高功率長脈沖中性束注入器真空室，包括梯形真空室、真空室中性化室段和真空室束漂移段，真空室中性化室段和真空室束漂移段是圓形腔體，梯形真空室呈等腰梯形盒狀；中性化器大法蘭在真空室中性化室段上，離子源安裝在中性化器大法蘭的外側(cè)，其內(nèi)側(cè)安裝中性化器；離子吞噬器安裝在梯形真空室中靠近真空室中性化室段的一側(cè)，冷卻水路從梯形真空室頂部的離子吞噬器進(jìn)出水接口引出；量熱靶和偏轉(zhuǎn)磁體分別安裝到梯形真空室頂部的量熱靶法蘭和偏轉(zhuǎn)磁體法蘭上；高抽速真空泵安裝在梯形真空室頂部兩側(cè)的高抽速真空泵法蘭上；梯形真空室頂部有真空檢測窗口；真空室束漂移段頂部的低溫泵接口處安裝商用低溫泵，真空室束漂移段底部有粒子束的診斷窗口。

所述梯形真空室底部有渦輪分子泵的接口，用于整個(gè)真空室的靜態(tài)真空抽氣；注入器的支撐點(diǎn)位于梯形真空室底部。

4個(gè)離子源分別安裝到離子源窗口a、離子源窗口b、離子源窗口c、離子源窗口d；在中性化器大法蘭中心有十字形加強(qiáng)筋；十字形加強(qiáng)筋的兩側(cè)是中性化器診斷線和冷卻水路引出窗口。

所述梯形真空室底部有4個(gè)渦輪分子泵的接口。

3個(gè)支撐點(diǎn)形成的三角形的重心處于整個(gè)注入器重心的正下方。

本發(fā)明的顯著效果在于：降低了注入器真空室及其關(guān)鍵部件的制造和安裝 精度要求，形成了有效的差分式真空抽氣結(jié)構(gòu)，確保了中性束幾何匯聚的精度，降低了中性束注入器對hl-2m裝置周圍的空間要求。。

附圖說明

圖1是中性束注入器異形真空室軸測視圖。

圖2是異形真空室仰視圖。

圖3是中性束注入器中性化器法蘭。

圖中，1.梯形真空室，2.真空監(jiān)測窗口，3.高抽速真空泵法蘭，4.量熱靶法蘭，5.偏轉(zhuǎn)磁體法蘭，6.吞噬器進(jìn)出水接口，7.真空室中性化室段，8.中性化器大法蘭，9.診斷窗口，10.真空室束漂移段，11.低溫泵接口，12.渦輪分子泵接口，13.注入器支撐點(diǎn)，14.離子源窗口a，15.離子源窗口b，16.中性化器診斷線和冷卻水路引出窗口，17.加強(qiáng)筋，18.離子源窗口c，19.離子源窗口d。

具體實(shí)施方式

圖1中，中性束注入器真空室由3段焊接而成，分別是梯形真空室1、真空室中性化室段7和真空室束漂移段10，真空室中性化室段7和真空室束漂移段10是圓形腔體，梯形真空室1呈等腰梯形盒狀；中性化器大法蘭8在真空室中性化室段7上，離子源安裝在中性化器大法蘭8的外側(cè)，其內(nèi)側(cè)安裝中性化器；離子吞噬器安裝在梯形真空室1中靠近真空室中性化室段7的一側(cè)，冷卻水路從梯形真空室1頂部的離子吞噬器進(jìn)出水接口6引出；量熱靶和偏轉(zhuǎn)磁體分別安裝到梯形真空室1頂部的量熱靶法蘭4和偏轉(zhuǎn)磁體法蘭5上；高抽速真空泵安裝在梯形真空室1頂部兩側(cè)的高抽速真空泵法蘭3上；梯形真空室1頂部有真空檢測窗口2；真空室束漂移段10頂部的低溫泵接口11處安裝商用低溫泵，真空室束漂移段10底部有粒子束的診斷窗口9。

圖2中，在梯形真空室1底部有4個(gè)渦輪分子泵的接口12，用于整個(gè)真空 室的靜態(tài)真空抽氣；注入器的支撐點(diǎn)13位于梯形真空室1底部，3個(gè)支撐點(diǎn)13形成的三角形的重心處于整個(gè)注入器重心的正下方；

圖3中，4個(gè)離子源分別安裝到離子源窗口a14、離子源窗口b15、離子源窗口c18、離子源窗口d19；在中性化器大法蘭8中心有十字形加強(qiáng)筋17；十字形加強(qiáng)筋17的兩側(cè)是中性化器診斷線和冷卻水路引出窗口16。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種高功率長脈沖中性束注入器真空室，包括梯形真空室、真空室中性化室段和真空室束漂移段，真空室中性化室段和真空室束漂移段是圓形腔體，梯形真空室呈等腰梯形盒狀；中性化器大法蘭在真空室中性化室段上，離子源安裝在中性化器大法蘭的外側(cè)，其內(nèi)側(cè)安裝中性化器；離子吞噬器安裝在梯形真空室中靠近真空室中性化室段的一側(cè)，冷卻水路從梯形真空室頂部的離子吞噬器進(jìn)出水接口引出；量熱靶和偏轉(zhuǎn)磁體分別安裝到梯形真空室頂部的量熱靶法蘭和偏轉(zhuǎn)磁體法蘭上；高抽速真空泵安裝在梯形真空室頂部兩側(cè)的高抽速真空泵法蘭上。

技術(shù)研發(fā)人員：張賢明;曹建勇;趙凱;闞存東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：核工業(yè)西南物理研究院;北京利方達(dá)真空技術(shù)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：2015.12.30
技術(shù)公布日：2017.07.07