NBI综合测试台低温真空系统设计

低温真空系统是NBI综合测试台(NBITF)的一个重要子系统,它为与束的生成和传输过程相关的各类实验提供真空环境支持。在介绍NBITF基本组成的基础上,重点阐述了其低温真空系统的冷凝屏结构与布局设计、气源特性和热负荷特性,并最终讨论确定了低温真空系统的冷量供给形式。实验结果表明,该低温真空系统的设计能满足NBITF的设计使用要求,并验证了EAST-NBI低温真空系统设计的正确性。

EAST-NBI低温真空系统

为了产生并维持中性束生成与传输过程所要求的洁净真空压力分布环境,设计了全超导托卡马克核聚变实验装置"东方超环"(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,简称EAST)的中性束注入器(Neutral Beam Injector,简称NBI)的低温真空系统。对低温真空系统的总体布局、低温冷凝屏的结构设计、冷却方式与冷量供应、运行温度的确定等关键问题进行了详细分析。通过性能测试,验证了所设计的低温真空系统能满足EAST的NBI(简称EAST-NBI)对洁净真空压力分布环境的要求。

嵌入式低温真空测量系统

介绍用于G-M制冷机真空测量的嵌入式低温真空测量系统硬件和软件设计,它由嵌入式真空测量控制模块与PC计算机系统组成。其特点是该真空测控模块可嵌入任意待测对象或系统,通过PC计算机的窗口软件选择配置仪器量程、精度和传感器,满足不同工作情况要求,并具有参数存盘、动画显示、打印等功能。

中性束注入器低温真空系统运行参数调节研究

采用大抽速低温泵作为中性束注入器(Neutral Beam Injector,NBI)真空系统的主抽泵已成为当前NBI发展的趋势,为确保NBI低温真空系统的真空性能满足运行要求,需研究其运行参数调节的依据与措施。根据全超导托卡马克核聚变实验装置(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)的NBI对真空性能的要求,确定了液氮、液氦管路出口合适的运行温度和压强范围。分析液氮和液氦管路出口压强改变的原因,设计出维持该运行条件而必须采取的调节措施,得出了压强改变原因判断及解决流程图,并利用该流程图进行了实验验证。结果表明,对液氮管道出口压强和温度改变的原因分析正确,设计相应的解决流程合理可行。

全自动真空冷凝抽提系统的检验、优化及应用

植物及土壤水分的真空抽提是同位素生态水文研究的核心环节.为验证新一代基于低温真空抽提(cryogenic vacuum distillation,CVD)的水分提取技术——全自动真空冷凝抽提系统的稳定性及可靠性,优化该系统的抽提条件以及探索该系统的应用性,分别利用手动CVD系统与自动CVD系统,对自来水及4种野外采样的木本植物叶片和枝条进行水分抽提后,比较样品水的稳定氢氧同位素比值(δ^(2)H和δ^(18)O);分别利用手动CVD系统与自动CVD系统在不同抽提时长下对浸泡复水的叶片、枝条及土壤样品进行水分抽提后比较样品水δ^(2)H和δ^(18)O;将自动CVD系统作为样品水提取工具,对木樨主要吸水层位及水源水利用比例进行研究.研究结果表明:两种系统对自来水及野外采样的植物抽提后的样品水δ^(2)H和δ^(18)O不存在显著性差异,且样品水同位素间存在与1∶1线无统计差别的强线性关系;自动CVD系统分别对叶片抽提1 h、枝条2h及土壤2 h后样品水的δ^(2)H和δ^(18)O值,与手动CVD进行抽提后的结果无统计学差异,复水后的样品水δ^(2)H较参考水贫化;基于δ^(2)H所确定的木樨吸水层位、水源水利用比例与基于δ^(18)O确定的结果不一致.本研究验证了自动CVD系统与手动CVD系统不存在差异,为该系统支撑同位素生态水文的相关应用提供了重要保障;优化了自动CVD系统抽提时间,提高了抽提效率;同时也发现,CVD系统无法使复水后的植物及土壤样品的δ^(2)H恢复至参考水的δ^(2)H,为生态水文领域近年来揭示的CVD系统存在固有δ^(2)H偏差这一重要现象增添了证据;利用CVD系统抽提后的样品水δ^(2)H于植物水源示踪及利用模式研究时需更加谨慎.

COIL低温真空吸附床结构的改进

压力恢复系统是氧碘化学激光器的重要组成部分。采用低温真空吸附系统作为氧碘化学激光器的压力恢复系统,吸附床的吸附性能决定着低温真空吸附系统的压力恢复性能。通过改变液氮在传热过程中的流动状态,改善液氮与吸附床之间的热交换效率。对两种不同结构吸附床的传热系数进行了计算及实验验证,结果表明:当液氮在传热过程中的流动状态由环状流变为泡状流时,可以很好地改善液氮与吸附床的传热效率。改进后的液氮与吸附床的传热系数提高了2.2倍,提高了吸附床的吸附性能。

大型重离子加速器真空系统及其挑战

中国科学院近代物理研究所从历次的大科学装置建设中,积累了大型真空腔体、超高/极高真空系统以及强流重离子加速器真空系统等设计经验。为了获得超高/极高真空系,从真空设备选择、材料处理、密封形式以及在线烘烤等方面形成了一套完整的工艺流程;在强流重离子加速器(High Intensity Heavy ion Accelerator Facility,HIAF)真空系统研制过程中,为了减小磁铁气隙尺寸,大幅度降低磁铁造价及电源运维成本,提出陶瓷内衬薄壁真空室新方法,并研制了原理性样机;为了有效控制HIAF未来运行过程中的动态真空效应,设计了束流准直器,开展了真空材料解吸率测量研究;为了解决高放射性区域真空系统的维护问题,提出了自重密封结构,同时研制了充气膨胀密封法兰;为了进一步优化高精度环形谱仪真空度,开展低温极高真空系统研究。

污泥脱水干化减量的系统解决方案创新与实践

介绍基于低温真空脱水干化一体化技术装备的污泥脱水干化减量系统解决方案.与传统的污泥脱水+干化"两段式"工艺相比,该技术方案进行了全面创新,攻克了污泥等物料脱水干化一体化技术难题,可将污泥含水率由90%~99%一次性降至30%以下,具有技术领先、功能完善、安全可靠、环境友好、智慧高效等特点与优势,符合污泥处理处置的发展趋势和发展方向,有良好的推广应用价值.