托卡馬克裝置真空系統(tǒng)
圖10-207為托卡馬克裝置簡圖，裝置主要參數(shù)有：環(huán)直徑約2m，等離子體直徑0.4m，等離子體電流0.4MA。主要部件有歐姆變壓器、主磁場線圈及真空室。這是早期設(shè)計(jì)的裝置，選用雙層真空室結(jié)構(gòu)。內(nèi)真空室由16節(jié)內(nèi)徑500mm、厚0.3mm—0.5mm薄壁波紋管組成，波紋管之間有剛性不銹鋼環(huán)吸收電磁力。通過兩個(gè)抽氣口連結(jié)兩套以分子泵為主泵的超高真空機(jī)組，構(gòu)成超高真空系統(tǒng)。要求內(nèi)真空室本底壓力不高于1×10-7Pa。外真空室由4段5cm銅板成形，通過抽氣口連接兩套擴(kuò)散泵機(jī)組，構(gòu)成高真空系統(tǒng)，室中壓強(qiáng)不高于5×10-4Pa。
放電前，通過毫秒量級的脈沖送氣閥，將高純度中性氣體H2、D2等注入內(nèi)真空室。充氣壓力10-1Pa—10- 3Pa。在歐姆變壓器繞組中，通過脈沖電流，使注入氣體電離，并感應(yīng)一個(gè)強(qiáng)大的次級電流——等離子體電流。主磁場線圈提供的強(qiáng)磁場產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大(107Pa)的磁壓力，將等離子體約束在一定范圍內(nèi)。歐姆加熱可使等離子體溫度升高至107K，在橫切磁場方向?qū)?0keV～150keV的高速中性束注入，可對等離子體進(jìn)行二次加熱至7keV。為達(dá)到這樣高的等離子體溫度，要求真空室中雜質(zhì)氣體分壓不大于6.6×10-7Pa，注入氣體雜質(zhì)濃度不大于1X 10 -6。
圖10-208為某托卡馬克裝置真空系統(tǒng)原理圖。內(nèi)真空室用兩臺超高真空機(jī)組，外真空室用高真空機(jī)組。
超高真空機(jī)組以渦輪分子泵為主泵，泵口徑為300mm，抽速600L/s，真空度10-7Pa～10-8Pa。它用作系統(tǒng)預(yù)抽，烘烤時(shí)可使真空室保持10-4Pa—10-5Pa;它又可與升華泵、復(fù)合鈦泵聯(lián)合工作，對系統(tǒng)抽本底真空；兩次放電間它將工作氣體抽出到10-5Pa;在放電過程中，它保持工作壓強(qiáng)為10 -1Pa—10 -3Pa。
復(fù)合鈦泵口徑300mm，抽速2500L/s，真空度10-3Pa，用于抽極限真空。
鈦升華泵，在系統(tǒng)烘烤及兩次放電間抽工作氣體時(shí)，輔助渦輪分子泵抽氣。
分子篩泵口徑為150mm，分子篩量2kg，當(dāng)真空室內(nèi)工作氣體(H2、D2、He)不抽出時(shí)，利用分子篩選擇性抽氣作用，維持內(nèi)真空室工作氣體純度。
機(jī)組使用通徑300mm全金屬銦密封超高真空閥，閥體漏率及閥口漏率均不大于1×10-7Pa．L/s，使用壽命不低于1000次。
高真空機(jī)組由鈦升華器、帶液氮阱擴(kuò)散泵及有分子篩擋油阱的油封機(jī)械泵構(gòu)成
