[实用新型]一种磁约束聚变装置燃料补充设备

说明书

本实用新型属于受控核聚变技术领域，具体涉及一种磁约束聚变装置燃料补充设备，包括真空腔体A、真空腔体B、圆台形状气体分流器、喷气阀门、磁场屏蔽体、输气管路、聚变燃料气源和控制系统；本实用新型克服现有的磁约束聚变装置燃料补充送气技术的缺点，也就是送气加料过程中，由于气体的扩散特性导致的加料效率低，且燃料气体被器壁大量吸附，影响器壁再循环的问题。通过本实用新型设备剥离补充燃料气体过程中定向速度低、还没有到达聚变装置等离子体前碰到器壁的那部分燃料气体粒子，并及时排出，提高现有的磁约束聚变装置加料效率，有效降低加料过程对磁约束聚变装置器壁再循环的影响。

技术领域

本实用新型属于受控核聚变技术领域，具体涉及一种磁约束聚变装置燃料补充设备。

背景技术

用于聚变堆做长脉冲准稳态运行的成熟加料技术是聚变堆是实现长脉冲放电运行的必备条件，也是磁约束聚变研究领域探索的关键技术。受控聚变过程中，聚变燃料的补充在反应堆运行期间是一刻也不能停止的。目前聚变装置等离子体的离子温度已经加热到40kev以上，超过了对“点火”温度的要求。相比之下，等离子体的密度提高进展比较缓慢，国际领先的几个聚变装置的密度也只是接近。聚变装置等离子体密度的提高受到如密度极限等物理问题的限制，加料方法的单一和技术落后，也是制约等离子体密度增长的重要因素之一。在现有的补充加料技术中，脉冲送气和超声分子束注入是两种常用的技术。例如，公告号为CN1941216A给出的一种超声分子束注入装置，其加料效率比脉冲送气要高，但随着聚变装置尺寸的增大，这种超声分子束注入装置加料效率会随之降低。另外，这两种加料技术还存在一个共同的缺点是：高压燃料气体通过喷气阀门喷嘴喷出，气体在向等离子体运动过程中，因气体的扩散特性，有大量燃料气体还没有进入等离子体，就被聚变装置器壁所吸附，这不仅影响加料效率，还使得聚变装置器壁再循环上升，导致等离子体放电因器壁再循环上升而提前终止。国际热核聚变堆专家组在1999年就曾指出，国际热核聚变堆装置的删削层(边界层)比较厚、温度高，脉冲喷气加料能否穿越删削层，进入等离子体芯部是个问题，需要研制新的燃料补充技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种磁约束聚变装置燃料补充设备，克服现有的磁约束聚变装置燃料补充送气技术的缺点，也就是送气加料过程中，由于气体的扩散特性导致的加料效率低，且燃料气体被器壁大量吸附，影响器壁再循环的问题。通过本实用新型设备剥离补充燃料气体过程中定向速度低、还没有到达聚变装置等离子体前碰到器壁的那部分燃料气体粒子，并及时排出，提高现有的磁约束聚变装置加料效率，有效降低加料过程对磁约束聚变装置器壁再循环的影响。

本实用新型的技术方案如下：

一种磁约束聚变装置燃料补充设备，包括真空腔体A、真空腔体B、圆台形状气体分流器、喷气阀门、磁场屏蔽体、输气管路、聚变燃料气源和控制系统；

真空腔体A一端通过第一法兰与聚变装置真空室相连，真空腔体A另一端与圆台形状气体分流器连接；真空腔体B的左右两端分别与真空腔体A和磁场屏蔽体连接，下端通过第二法兰和隔离阀与抽气机组连接，上端设置有真空测量仪；

在真空腔体B4的右侧设置有喷气阀门，喷气阀门的喷嘴与圆台形状气体分流器顶端小孔正对着，喷气阀门的中心轴与圆台形状气体分流器的中心轴在同一轴线，喷气阀门被磁屏蔽体包围；输气管道的轴线与喷气阀门的中心轴线在同轴线上，输气管道穿过第三法兰的一端与喷气阀门连通，输气管道的另一端与外部聚变燃料气源相连。

一种磁约束聚变装置燃料补充设备，所述真空腔体A与聚变装置真空室相连，补充燃料气体由喷气阀门喷嘴喷出，定向速度高、准直性好的燃料粒子通过圆台形状气体分流器进入聚变装置等离子体，其余燃料粒子被圆台形状气体分流器剥离后，由抽气机组排出。

一种磁约束聚变装置燃料补充设备，所述圆台形状气体分流器是一个金属材料制成的、无底无盖的空心桶，型如一个无把手的漏斗，采用夹具固定在本装置的真空腔体内，将整个真空腔体分为真空腔体A和真空腔体B两个相对独立的空间。