[发明专利]一种用于高温强磁场下的球床填充因子测量的实验平台

说明书

本发明公开了一种用于高温强磁场下的球床填充因子测量的实验平台，包括实验球床，实验球床处于真空环境或氮气保护环境并放入实验容器内，实验容器固定支架将实验容器固定在强磁场线圈中央，五棱镜安装在所述实验容器的侧上方，激光发射器与所述激光扩束镜相连并安装在激光发射器支架上；真空室的上部有通透玻璃视窗，强磁场线圈与所述线圈供电系统相连，外侧包裹着线圈冷却系统，固定在真空室中央；高速相机对准真空室上部的通透玻璃视窗，光纤式温度测量系统设于实验容器下方，红外加热系统与所述加热系统可调压式电源连接，并通过数据线与计算机相连。可以在高温和强磁场环境下稳定可靠运行，使得磁场和高温的干扰对测量结果的影响降到允许的范围内。

技术领域

本发明涉及一种热核聚变堆包层技术，尤其涉及一种用于高温强磁场下的球床填充因子测量的实验平台。

背景技术

包层作为面向等离子体关键部件,构成高温等离子体的物理边界的主要部分，具有能量转换、氚增殖及中子倍增等功能。包层是磁约束聚变堆能否走向能源堆的核心技术载体，也是实现其应用目标的功能载体。主流的包层技术方案根据氚增殖剂的形态分为液态包层和固态包层，其中固态包层技术方案相比液态包层具有诸多优点，最大的优点在于不会像液态金属在强磁场中受到洛伦兹力作用而增加压降所表现出来的磁流体动力学效应(MHD效应)。填充因子作为固态球床的基本参数，在球床的动力学研究中处于重要的地位，尤其对固态包层的氚增殖具有非常重要的作用。研究结果表明，填充因子改变0.4％，球床的氚增殖比将会变化4％，而球床在高温、强磁场的苛刻环境下服役，对现有的测量技术提出了挑战，因此需要结合现有的技术构建一种新型的测量球床的填充因子的方法。

经过过去若干年的发展，强磁场技术和固态颗粒的测量技术水平有了很大发展。现有的强磁场稳定强度可达20T以上，在这种环境中会使很多精确测量仪器有较大的偏差。同时，关于固态颗粒系统关键参数的测量时间也不长，很多工作都在PIV成像技术下进行的工作。

在高温强磁场中，常见的直接测量方法因为受到干扰，具有很大的局限性，高温、强磁场和未来必须纳入考虑的强辐射等严酷的环境下，对测量方法提出很高的条件。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于高温强磁场下的球床填充因子测量的实验平台。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的用于高温强磁场下的球床填充因子测量的实验平台，包括实验球床、实验容器、五棱镜、红外加热系统、光纤式温度测量系统、实验容器固定支架、强磁场线圈、真空室、激光发射器、激光扩束镜、激光发射器支架、激光发射器电源、真空泵、线圈供电系统、线圈冷却系统、高速相机、计算机、加热系统可调压式电源；

所述的实验球床处于真空环境或氮气保护环境并放入实验容器内，所述实验容器固定支架将所述实验容器固定在所述强磁场线圈中央，所述的五棱镜安装在所述实验容器的侧上方，所述的激光发射器与所述激光扩束镜相连并安装在所述激光发射器支架上；

所述真空室的外形包括圆筒壁，所述圆筒壁的顶端和底端分别连接有椭球壳形的上半部和下半部，所述真空室的上部有通透玻璃视窗，所述真空室为密封结构并连接所述真空泵维持真空；

所述强磁场线圈与所述线圈供电系统相连，外侧包裹着所述线圈冷却系统，固定在所述真空室中央；

所述高速相机对准所述真空室上部的通透玻璃视窗，并通过数据线与所述计算机相连；

所述光纤式温度测量系统设于所述实验容器下方，并通过数据线与所述计算机相连；

所述红外加热系统与所述加热系统可调压式电源连接，并通过数据线与所述计算机相连。