[发明专利]一种柱状内置式低温泵

说明书

本发明公开了一种柱状内置式低温泵，包括接头板、泵壳、环形80K外障板、液氦管道以及若干4.6K低温障板和80K内障板；接头板设置在泵壳上，其上设有进气口、液氦进口、液氦出口；环形80K外障板设置在泵壳内；环形80K外障板中设置有支架，所有的80K内障板并排均布于支架的两侧，并且每片80K内障板均为人字形结构；80K内障板与环形80K外障板之间设有环形连接板，4.6K低温障板的形状为凹字型，并且内壁上涂覆有活性炭；所有的4.6K低温障板两两镜像组成一组，并均布在环形连接板上；所述液氦管道依次穿过相邻4.6K低温障板的间隙，该液氦管道一端连接液氦进口，另一端连接液氦出口。本发明很好地实现了对待处理气体中易气体的冷凝和难冷凝点的气体(氢气、氦气)吸附。

技术领域

本发明涉及热核聚变领域，具体涉及的是一种柱状内置式低温泵。

背景技术

托卡马克装置是研究核聚变最有效的途径之一。在托卡马克装置中需要保证反应后的氦灰等需要被快速的抽走，现有的托卡马克装置通常都在偏滤器后设置抽气。偏滤器的真空泵抽气口一般位于偏滤器靶板下面，在放电过程中有强大的等离子体，离子流和电子流等流向靶板，这些粒子与靶板相互作用形成中性粒子，部分中性粒子流向偏滤器室，同时部分中性粒子与电子，离子之间相互作用后可能再次被电离，粒子与电子之间相互作用后也可能会符合为中性粒子，在偏滤器靶板上形成致密的中性粒子。真空泵及时抽出偏滤器室内的中性粒子，使得真空室内的杂质粒子和氦灰能够顺利排除。选择合适的真空泵可以有效提升托卡马克装置的效率。

在目前比较活跃的托卡马克装置ITER，JET，DIII-D中，都采用了低温泵的设计。但是由于这些装置的结构、物理试验及偏滤器等有所不同，因此采用低温泵的形式也各有差异。

而现有商用的低温泵多为国外产品，且商用低温泵基本采用低温冷头制冷低温障板的结构，虽然效率较高，但是其抗粉尘能力较弱，且功率无法提高，抽速限制较大，在托卡马克装置中安装不方便。同时由于其有电气系统，在托卡马克的强辐照环境下容易失效。

发明内容

本发明旨在解决现有的低温泵存在适用能力不强的问题，针对托卡马克装置的特殊环境提供一种柱状内置式低温泵，用于托卡马克装置真空腔的抽空和作为燃料内循环中的重要一步。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种柱状内置式低温泵，包括接头板、泵壳、环形80K外障板、液氦管道以及若干4.6K低温障板和80K内障板；所述接头板设置在泵壳上，其上设有进气口、液氦进口、液氦出口，用于向泵壳内通入待处理气体和液氦；所述环形80K外障板设置在泵壳内，用于屏蔽来自泵壳外的热辐射；所述环形80K外障板中设置有支架，所有的80K内障板并排均布于支架的两侧，并且每片80K内障板均为人字形结构，待处理气体在各80K内障板的间隙流通并撞击80K内障板，对气体进行初步冷凝，实现高冷凝点气体的去除和难冷凝点气体的预冷；所述80K板与环形80K外障板之间设有环形连接板，所述4.6K低温障板的形状为凹字型，并且内壁上涂覆有活性炭；所有的4.6K低温障板两两镜像组成一组，并均布在环形连接板上；所述液氦管道依次穿过相邻4.6K低温障板的间隙，该液氦管道一端连接液氦进口，另一端连接液氦出口，用于液氦流动，为活性炭提供冷量，使其温度降至5K以下，从而对难冷凝的气体进行低温捕集。

进一步地，所述接头板上还分部设有用于通入液氮的液氮进口和排出液氮的液氮出口，所述环形80K外障板外部缠绕有液氮冷却管，该液氮冷却管一端连接液氮进口，另一端连接液氮出口，用于液氮在其中流动，从而对环形80K板进行冷却。

或者，所述述接头板上还分别设有用于通入液氮的液氮进口和排出液氮的液氮出口，所述环形80K外障板外部设置有夹层式人字形挡板，该夹层式人字形挡板一端连接液氮进口，另一端连接液氮出口，用于液氮在夹层中流动，从而对环形80K板进行冷却。

再进一步地，所述4.6K低温障板上还设有低温探头。

更进一步地，所述泵壳外部还设有保温层。