[实用新型]固态加料弹丸制备装置

说明书

技术领域

本实用新型属于聚变反应堆技术，具体涉及一种固态加料弹丸制备装置。 

背景技术

弹丸注入指的是把由氢或者其同位素冷冻成的固态小丸注入到聚变等离子体中。它被认为是改善等离子体密度分布和增强等离子体约束最重要的方法之一，相对于普通的补充送气和分子束注入等加料手段，弹丸注入因其具有更高的加料效率和更深的注入深度而被多国的聚变研究者所采用。近年来，弹丸注入还被作为等离子体诊断手段，用来研究聚变装置放电过程中的粒子输运、壁处理以及对高约束模的激发等等聚变领域热点问题。以往的用于聚变加料的固态弹丸的制备都是采用“原位”冷凝的的方式：即丸料气体在冷冻腔内直接被冷凝吸附成冰丸，并被原位发射。这样的技术缺点在于：弹丸的大小不可调节；弹丸的数目会被冷冻枪管数量所限制；弹丸制备的可靠性不够稳定等。随着聚变研究的进一步发展，迫切的需要开发一种新型的弹丸制备技术。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有较高可靠性和重复性的固态加料弹丸制备装置。 

本实用新型所采用的技术方案是： 

一种固态加料弹丸制备装置，包括将丸料气输入至挤压器的丸料气输入管，挤压器整体位于低温恒温器中，丸料气在低温恒温器的作用下冻结成霜；所述挤压器内置有与电机相连的挤压杆，所述挤压杆将冻结成霜的丸料气挤压成弹丸冰柱；在所述弹丸冰柱两侧水平同轴置有管状弹丸枪管和切割器，所述切割器为直径小于弹丸枪管直径的管状切割器，且所述切割器随切割器 电磁线圈水平切割弹丸冰柱。 

如上所述的一种固态加料弹丸制备装置，其中：所述切割器外部套有管道，所述切割器管道与电磁快阀的出口管道连通，且所述切割器电磁线圈位于切割器管道外壁；所述电磁快阀向切割器管道内引入弹丸推动气体，所述弹丸推动气体为纯氦气或者氢气。 

如上所述的一种固态加料弹丸制备装置，其中：所述低温恒温器的冷却采用液氦或者制冷机提供制冷功率，提供大于等于4K的温度。 

如上所述的一种固态加料弹丸制备装置，其中：在所述弹丸冰柱水平位置的装置外壳上设有观察窗。 

如上所述的一种固态加料弹丸制备装置，其中：在所述弹丸冰柱下方设有一个带有抽气管道的腔体。 

如上所述的一种固态加料弹丸制备装置，其中：在所述弹丸枪管的末端设有诊断窗口，并在诊断窗口上安装光栅以及CCD相机。 

如上所述的一种固态加料弹丸制备装置，其中：所述挤压器底部安装有控制弹丸冰柱出口大小的楔块，所述楔块为长方体结构，且外接步进电机。 

本实用新型的有益效果是： 

1.本实用新型提供的固态加料弹丸制备装置，可以连续制备出多个弹丸，且制备可靠率高。 

2.通过使用电磁快阀的开/关控制切割器切割弹丸冰柱，并通过另外一组电磁快阀的开关来注入弹丸推动气体，可使弹丸注入频率达到1～33Hz，注入速度达到150～1000m/s。 

3.通过使用制冷机提供制冷功率，相对于通常所用的液氦冷却，制冷机的使用更容易控制制冷速度以及节约运行成本。 

4.通过在挤压器底部安装可控制弹丸冰柱出口大小的楔块，使弹丸长度1.3～1.7mm可调。 

附图说明

图1是本实用新型提供的一种固态加料弹丸制备装置示意图； 

图中：1.电机，2.丸料气输入管，3.挤压器，4.低温恒温器，5.弹丸冰柱，6.电磁快阀，7.切割器电磁线圈，8.切割器，9.弹丸枪管，10.观察窗，11.抽气管道，12.诊断窗口。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型提供的一种固态加料弹丸制备装置进行介绍： 

如图1所示，一种固态加料弹丸制备装置，包括将丸料气输入至挤压器3的丸料气输入管2，挤压器3整体位于低温恒温器4中，丸料气在低温恒温器4的作用下冻结成霜；挤压器3内置有与电机1相连的挤压杆；在电机的带动下，挤压杆将冻结成霜的丸料气挤压成弹丸冰柱5。丸料气最好为氢或者氘气，纯度为99.95％，这样可以为聚变装置提供“纯净”的燃料。低温恒温器4的冷却采用制冷机提供制冷功率。相对于通常所用的液氦冷却，制冷机的使用更容易控制制冷速度以及节约运行成本，制冷机应能够提供最低4K的温度。 

为使弹丸长度可调，在挤压器3底部安装有控制弹丸冰柱5出口大小的楔块，楔块为长方体结构。楔块通过连接杆与一个步进电机相连。通过控制步进电机的正/反转，可以调节楔块的前进/后退，由于切割器8直径固定，调节弹丸冰柱5出口的大小即为调节弹丸的长度。