HL-2A托卡马克装置真空系统

介绍了HL 2A装置真空系统研制。它由真空主抽气系统、抽气偏滤器、直流辉光放电清洗系统组成。主抽气系统提供了装置真空室从大气到高真空、烘烤除气、直流辉光放电清洗所需要的抽气能力。抽气偏滤器初步实现了托卡马克放电过程中边缘粒子的抽运与控制;直流辉光放电清洗系统保证了装置良好的真空器壁条件。介绍了这些系统的初步运行情况,并给出了其测试结果。HL 2A装置首轮物理实验运行时真空室极限真空度达到4.6×10-6Pa,12h总漏放气率为1.8×10-5Pa·m3·s-1。

射频驱动频率对托卡马克装置辉光放电清洗特性的影响

HL-2M装置初始放电阶段,分别采用2.1 MHz,13.56 MHz和40.68 MHz三种频率的射频电源开展了射频-直流辉光放电清洗实验,研究射频驱动频率对放电清洗特性的影响。预加载功率1500 W时,2.1 MHz放电的击穿气压为2.0×10^(−1) Pa,13.56 MHz放电为5.6×10^(−1) Pa;而40.68 MHz叠加直流偏压后在9.2×10^(−1) Pa实现击穿。对三种频率辉光放电清洗实验过程中的残余气体成分进行监测,结果表明杂质产额由高到低为:2.1 MHz>40.68 MHz>13.56 MHz。由于低频放电具有较多的加热电子数,所以2.1 MHz放电的杂质产额最高。而虽然40.68 MHz放电的功率耦合效率最低,但由于具有高的等离子体密度,其杂质产额高于13.56 MHz。可见2.1 MHz的射频-直流辉光放电在HL-2M装置初始放电阶段具有最优的清洗特性。然而由于不同频率的功率耦合效率不同,同样会对清洗效率产生影响,因此下一步首先应解决阻抗匹配问题以提高耦合功率。

Vacuum System for HL-2A Tokamak

The vacuum system for HL-2A was built in 2003. The test results indicated that this system is feasible. It consists of three main parts: a pumping system, a pumping divertor and a glow discharge cleaning (GDC) system. For the pumping system, there are three main functions: (1) evacuating the vacuum vessel thus to produce an ultra high vacuum, (2) removal of impurities released during baking and (3) pumping during GDC. The pumping divertor controls the particles at the plasma edge and the GDC system provides a clean wall conditioning. During the first campaign of physical trial experiment on HL-2A, the ultimate pressure reached 4.6 × 10-6 Pa, and the total leakage and outgassing rate in 12 hours was 1.8 × 10-5 Pa·m3/s, which is close to that of ASDEX.

HL-2A装置实时在线硅化壁处理系统

为了实时控制等离子体杂质以获得良好的等离子体品质,在HL-2A装置上搭建了实时在线硅化壁处理系统,以开展实时在线硅化实验研究。系统采用压电晶体阀控制送气流量,并由HL-2A中控系统时序作为阀门控制的触发信号。在偏滤器位形和孔栏位形放电条件下开展了初步的实时在线硅化实验,研究不同硅化气体注入参数对不同位形等离子体放电参数的影响。实验结果表明,硅化气体注入后等离子体线平均密度整体增加;而Dα、SiV辐射强度以及等离子体总热辐射功率只在注入期间增加,随后基本恢复到本底水平。高幅值短脉冲注入对等离子体参数的扰动比低幅值长脉冲明显,因此在线硅化实验宜采用低幅值长脉冲的形式开展。由环向Dα诊断系统对硅化气体在环向的镀膜范围进行了大致评估,结果表明单个注入口的镀膜范围有限,需要适当增加送气口来实现均匀镀膜。

HL-2A装置真空系统

现代核聚变实验装置要求的真空系统必须实现以下主要功能：（1）装置真空室的零部件及总体抽空和检漏；（2）真空室的烘烤除气（H2O）；（3）辉光放电清洗和面对等离子体部件的锻炼及原位处理；（4）边缘粒子的抽运与控制；（5）等离子体放电实验运行。

HL-2A装置器壁硅化实验

中国环流器2A（HL-2A）是我国第一个运行于偏滤器位形的托卡马克装置，为在较高等离子体参数下深入开展改善约束、大功率二级加热和电流驱动和加料等国际前沿工程与物理课题的实验研究，其第一壁将覆盖大面积的石墨材料和碳纤维保护瓦。因此，HL-2A装置器壁原位处理技术的应用和发展，涂层与等离子体相互作用特性的研究对有效控制杂质的产生，改善等离子体约束性能，提高装置实验运行参数都具有重要的意义。