專利名稱：等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空技術(shù)、高氣壓容器技術(shù)、高電壓技術(shù)及磁約束聚變領(lǐng)域，主要是一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥。
背景技術(shù)：
在托卡馬克放電試驗中，由于等離子體控制、磁流體不穩(wěn)定性、雜質(zhì)、高能逃逸粒子等原因，使得等離子體的破裂難以避免。特別是在實現(xiàn)托卡馬克聚變堆穩(wěn)態(tài)運行的主要研究內(nèi)容——維持穩(wěn)態(tài)高參數(shù)等離子體的放電中，等離子體破裂放電會導(dǎo)致嚴重的破壞作用， 如第一壁大的熱負載，強的機械應(yīng)力，大的逃逸電流等，甚至對偏慮器靶板、第一壁部件甚至裝置造成嚴重損傷。雖然現(xiàn)有托卡馬克放電的不同參數(shù)的運行極限已經(jīng)有了深入的研究，并且可以控制托卡馬克在“安全運行”區(qū)域而避免破裂發(fā)生，但是總有一些破裂難以避免，因此，為在高參數(shù)條件下避免或減小破裂對大裝置造成的危害，開展等離子體破裂緩解的研究是很有必要而且是很重要的，也是當前托卡馬卡等離子體物理研究的重點之一。等離子體破裂防護主要分為主動防護及被動防護兩種方式，主動防護主要是通過反饋控制來控制等離子體放電參數(shù)，使其運行來等離子體安全區(qū)域來避免破裂；被動防護主要是對那些不可避免的破裂所采取的方式，即向等離子體中注入雜質(zhì)的方式來緩解破裂所帶來的危害，其主要有兩種方法，一種是彈丸注入，一種是高壓氣體注入，由于高壓氣體注入方式的簡單有效性，它已經(jīng)成為目前世界上各大裝置上進行破裂緩解的主要研究方向。通過提前給裝置中注入一定量的雜質(zhì)惰性氣體，一方面增加雜質(zhì)可以增大輻射量，把等離子體能量輻射出去，從而減小打到器壁上的熱負載，另一方面通過注入雜質(zhì)可以加快電流烊滅，使即將產(chǎn)生的不穩(wěn)定性來不得發(fā)展或者發(fā)展到很小程度，從而可以減小電磁負載。最后一方面，理論研究發(fā)現(xiàn)，通過注入一定量的雜質(zhì)氣體，可以提高總的氣體中的電子密度，當電子密度達到一定量的時候，由于破裂而產(chǎn)生的電場就可以小于快電子雪崩機制的臨界電場，從而可以抑制快電子的產(chǎn)生。因此，可以實現(xiàn)快速而且可以充入大量氣體的充氣閥門，是托卡馬克裝置中進行破裂緩解的必要的工具，而目前可用的電磁閥與壓電晶體閥都不能同時滿足破裂緩解的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，其能在很短的時間內(nèi)充入大量的惰性氣體，實現(xiàn)對等離子體破裂的緩解，以緩解托卡馬克裝置由于等離子體破裂而受到的損傷。且本發(fā)明是安裝在裝置內(nèi)部，從而不采用任何管道，因此氣體出來的后有很高的壓力。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，包括有長筒式高壓腔室狀的閥體，閥體側(cè)壁上設(shè)有與高壓氣源連通的進氣口，閥體左端連接有左腔室，其特征在于所述的閥體右端設(shè)置有連通至托卡馬克裝置真空室的出氣口，閥體內(nèi)安裝有可左右滑動的閥芯，閥芯右端堵塞在閥體出氣口處，所述左腔室中安裝有下絕緣板，所述閥芯的左端穿過下絕緣板伸入到左腔室內(nèi)，所述閥芯的左端連接有與下絕緣板相隔一定間隙的上絕緣板，所述下絕緣板上設(shè)置有套在閥芯外并置于上、下絕緣板之間的平面螺旋線圈，所述的平面螺旋線圈與外部充電電容器電連接，所述上絕緣板與左腔室頂部之間還連接有彈簧。所述左腔室頂部內(nèi)壁上連接有多根導(dǎo)柱，所述的上絕緣板與導(dǎo)柱滑動配合，所述的彈簧套在導(dǎo)柱外。所述上、下絕緣板均為聚四氟乙烯材料制成。所述閥芯為鋁材料制成。本發(fā)明中在工字型閥芯的兩端分別設(shè)有限位部件進行限位，使其只可左右往復(fù)運動。使用時，閥體水平放置，可以深入裝置內(nèi)部，從而使氣體更快的進入等離子體內(nèi)部；本發(fā)明的驅(qū)動部件為平面螺旋線圈，通過給其提供大脈沖電流，從而給閥芯產(chǎn)生脈沖電磁力，繼而打開閥芯，力消失后，閥芯就會在彈簧被壓的作用下回到原來的位置，完成一次脈沖充氣。使其可以工作在強磁場環(huán)境中，而不受其影響。本發(fā)明的出口內(nèi)置式防磁干擾大氣量快速充氣閥門的研制成功，對EAST托卡馬克裝置來說有著重要的意義，它的研制成功，進一步縮短了從快閥觸發(fā)到氣體進入等離子體的時間。出口內(nèi)置式防磁干擾大氣量快速充氣閥門最大的優(yōu)點其安裝在裝置內(nèi)部，氣體出來后直接面向等離子體，而不需要任何的管道，從而避免了采用管道而導(dǎo)致的氣壓的衰減，而這對于高壓氣體注入來說是非常重要的，因為更高的氣壓會產(chǎn)生更深的注入深度。 EAST作為在世界上第一個類ITER的全超導(dǎo)偏濾器裝置，在其上進行破裂緩解實驗，也可以為ITER聚變裝置提供實驗基礎(chǔ)及數(shù)據(jù)參考與積累。本發(fā)明的優(yōu)點是
本發(fā)明能在很短的時間內(nèi)充入大量的惰性氣體，實現(xiàn)對等離子體破裂的緩解，以緩解托卡馬克裝置由于等離子體破裂而受到的損傷；且本發(fā)明是安裝在裝置內(nèi)部，從而不采用任何管道，因此氣體出來的后有很高的壓力。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參見圖I，一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，包括有長筒式高壓腔室狀的閥體1，閥體I側(cè)壁上設(shè)有與高壓氣源連通的進氣口 2，閥體左端連接有左腔室 3，所述的閥體I右端設(shè)置有連通至托卡馬克裝置真空室的出氣口 4，閥體內(nèi)安裝有可左右滑動的閥芯5，閥芯5右端堵塞在閥體出氣口 4處，所述左腔室3中安裝有下絕緣板6，所述閥芯5的左端穿過下絕緣板6伸入到左腔室3內(nèi)，所述閥芯5的左端連接有與下絕緣板相隔一定間隙的上絕緣板7，所述下絕緣板7上設(shè)置有套在閥芯5外并置于上、下絕緣板6、7 之間的平面螺旋線圈8，所述的平面螺旋線圈8與外部充電電容器電連接，所述上絕緣板6 與左腔室3頂部之間還連接有彈簧9。所述上、下絕緣板6、7均為聚四氟乙烯材料制成。所述閥芯5為鋁材料制成。
工作時把充電電容器與平面螺旋線圈6的接線端相連接，通過大電流開關(guān)來控制電路的關(guān)斷，充電電容器先充滿電，然后對平面螺旋線圈6進行放電，平面螺旋線圈6中就會產(chǎn)生脈沖電流，從而會產(chǎn)生磁場，該變化的磁場就會在閥芯左端的頂部的產(chǎn)生渦流，該渦流與磁場發(fā)生相互作用，產(chǎn)生向上的脈沖電磁力，帶動閥芯5向左端移動，從而閥芯右端堵在出氣口的位置因為向左移動而打開出氣口，該電磁力隨著充電電容器的電泄放完畢而消失，然后閥芯5就隨著彈簧9的復(fù)位而向右移動，從而閥芯的右端再次將出氣口堵住，這樣實現(xiàn)了一次脈沖充氣。根據(jù)不同的要求，充電電容器的充電電壓及氣壓都可以進行調(diào)節(jié)，從而可以調(diào)節(jié)每個脈沖的進氣量。本發(fā)明中在閥芯的兩端分別設(shè)有限位部件進行限位，使其只可左右往復(fù)運動。本發(fā)明中左腔室3頂部內(nèi)壁上連接有多根導(dǎo)柱，上絕緣板6與導(dǎo)柱滑動配合，所述的彈簧8套在導(dǎo)柱外。
權(quán)利要求
1. 一種等尚子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，包括有長筒式聞壓腔室狀的閥體，閥體側(cè)壁上設(shè)有與高壓氣源連通的進氣口，閥體左端連接有左腔室，其特征在于所述的閥體右端設(shè)置有連通至托卡馬克裝置真空室的出氣口，閥體內(nèi)安裝有可左右滑動的閥芯，閥芯右端堵塞在閥體出氣口處，所述左腔室中安裝有下絕緣板，所述閥芯的左端穿過下絕緣板伸入到左腔室內(nèi)，所述閥芯的左端連接有與下絕緣板相隔一定間隙的上絕緣板，所述下絕緣板上設(shè)置有套在閥芯外并置于上、下絕緣板之間的平面螺旋線圈，所述的平面螺旋線圈與外部充電電容器電連接，所述上絕緣板與左腔室頂部之間還連接有彈簧。
2.根據(jù)一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，其特征在于所述左腔室頂部內(nèi)壁上連接有多根導(dǎo)柱，所述的上絕緣板與導(dǎo)柱滑動配合，所述的彈簧套在導(dǎo)柱外。
3.根據(jù)一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，其特征在于所述上、 下絕緣板均采用聚四氟乙烯材料制成。
4.根據(jù)一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，其特征在于所述的閥芯采用鋁材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種等離子體破裂防護專用的防磁干擾大氣量充氣閥，包括有閥體，閥體側(cè)壁上設(shè)有進氣口，閥體左端連接有左腔室，閥體右端設(shè)置有出氣口，閥體內(nèi)安裝有可左右滑動的閥芯，閥芯右端堵塞在閥體出氣口處，所述左腔室中安裝有下絕緣板，所述閥芯的左端穿過下絕緣板伸入到左腔室內(nèi)，閥芯的左端連接有上絕緣板，下絕緣板上設(shè)置有套在閥芯外并置于上、下絕緣板之間的平面螺旋線圈，所述上絕緣板與左腔室頂部之間還連接有彈簧。本發(fā)明能在很短的時間內(nèi)充入大量的惰性氣體，實現(xiàn)對等離子體破裂的緩解，以緩解托卡馬克裝置由于等離子體破裂而受到的損傷；且本發(fā)明是安裝在裝置內(nèi)部，從而不采用任何管道，因此氣體出來的后有很高的壓力。
文檔編號F16K31/06GK102588658SQ20121005054
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者莊會東, 張曉東, 王小明, 胡建生 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所