[发明专利]用于中性束输入系统的低温泵组件再生方法

说明书

本发明公开用于中性束输入系统的低温泵组件再生方法，低温泵组件包括液氮杜瓦、液氦杜瓦、分子泵、罗茨泵、低温泵、温度测量控制装置，所述液氮杜瓦与低温泵内防辐射挡板连接，所述液氦杜瓦与所述低温泵内低温吸附面连接，低温吸附面上具有活性炭和加热丝，温度测量控制装置连接加热丝，分子泵、罗茨泵分别与低温泵连接；再生过程，包括多次循环进行升温，抽空和制冷，次数大于等于5。本发明的有益效果：使整个再生过程时间压缩到一小时左右，相比没有控制系统的自然再生过程6‑8小时，大大缩短了再生时间，回温过程能够实现安全稳定快速的回温。

技术领域

本发明涉及一种中性束输入系统技术领域，尤其涉及的是一种用于中性束输入系统的低温泵组件再生方法。

背景技术

中性束注入系统是一个复杂而分散的托卡马克注入加热装置，包括注入器系统、真空系统、电源系统、连锁保护系统、束诊断系统和控制系统等。其中，注入器系统由强流离子源、中性化室、偏转磁铁、离子吞食器、束流限制靶、漂移段、功率测量靶和真空室组成。对注入器来说，最重要的是产生高能粒子的离子源和将高能粒子中性化的中性化室。实验中，强流离子源利用大电流气体放电产生初始等离子体，温度一般只有几个电子伏，密度大约1019m-³。初始等离子体中的离子经过精心设计的电极结构而得到加速(20～200keV)。加速后的高能离子再经过中性化室，从中性化室气体中捕获电子而变成高能中性粒子。从中性化室出来的粒子流中除了高能中性粒子外还有部分尚未捕获电子的高能离子和再电离产生的高能离子，这些离子经过偏转磁铁时发生偏转，进入离子吞食器。从真空室出来的中性束经过漂移段后注入等离子体。

中性束注入系统的真空性能的优劣关系着束传输效率的高低并影响到整个束线内其他部件的使用寿命与使用安全；真空系统是中性束注入系统中非常重要的一个子系统；当前，大都采用低温泵系统作为主抽气泵。

上一代装置EAST采用的是低温冷凝泵；而下一代可控核聚变装置CFETR的低温泵验证样机包括依次连接的束源真空室、束源真空隔断阀、中性化器、电偏转器、低温泵组、功率测量靶、束线真空室、高真空阀等，其中低温泵组件位于中性化器、电偏转器、功率测量靶的两侧，呈8*2.7*0.35m的板状结构，低温泵组采用基于吸附原理，与上一代装置EAST采用的低温冷凝泵有了根本上区别，CFETR中性束注入系统验证样机的工作脉冲宽度、束能量和气体负载等相较于EAST要求更高，工作脉冲宽度3600S，束能量200KeV。上一代装置采用冷凝吸附，其工作状态容易在5K-10K之间波动，不稳定，不能有效的吸附,低温冷凝原理下，氢气需低于3.8K，稳定环境下才能有效抽除，对抽氢气更是无能为力，而低温吸附泵，在活性炭的作用下，低于5K的环境就能有效抽氢气和氦气,。下一代可控核聚变装置CFETR的低温泵验证样机，加入活性炭实现吸附，可以实现在低于5K的环境下，有效吸附氢气和氦气，从而达到抽除的目的。

低温泵工作时，被抽气体分子冷凝或吸附在低温表面上，泵工作一段时间后，就在低温表面建立起被抽气体的冷凝和吸附层。低温吸附泵所抽走的气体不是被立即排出泵外，而是贮存在泵内。随着低温表面上的气体凝结层厚度逐渐加厚，凝结层表面温度逐渐上升，它将影响泵的抽速，当泵的抽速降低到某一限定值时，泵就无法继续工作，即需要再生。在捕集型泵中，再生就是使贮存的气体解吸和脱附，从而使泵再恢复到最佳工作状态。

如申请号：201980026146.4，一种低温泵的再生方法，所述低温泵具有亲水性吸附材料，所述再生方法的特征在于，具备以下步骤：在所述低温泵进行真空排气时，将压力上升率与第1阈值进行比较；在所述低温泵进行真空排气时，以判定所述压力上升率大于所述第1阈值作为条件，将所述压力上升率与小于所述第1阈值的第2阈值进行比较；及以判定所述压力上升率小于所述第2阈值作为条件之一而停止所述低温泵的真空排气。