外杜瓦真空分析和磁体氦漏率指标.ppt

1、外杜瓦真空分析 和磁体氦漏率指标,王小明 02年1月18日,ASIPP,HT-7U,外杜瓦结构 超导磁体运行的真空指标 外杜瓦真空状况分析 总氦漏率指标,总目,ASIPP,HT-7U,外杜瓦结构,外杜瓦结构 外杜瓦是大型超导磁体运作的真空空间。其外侧是阻隔大气环境的真空外壳，内侧为盛有硼化水的夹层的外壁（夹层的内壁为等离子体室外壁）。大型超导磁体主机置于170立方米容积内。磁体主机由4.5K液氦冷却的TF磁体、PF磁体和80K冷氦气制冷的隔热屏及构成各分系统的低温回路所组成，其部件包括约40公里长的CICC导体，16个TF线圈盒、数百个绝缘子及各分系统的管材和阀门。,ASIPP,HT-7U,超

2、导磁体正常运行的真空指标,真空指标 保证超导磁体在超导临界温度（50K）下正常运行，其中所要求的真空指标是最为关键的条件之一。 真空设计指标的基本考虑是以把空间气体的热传导损失减少到最低限度为准则。当容器的真空度小于10-2Pa时1，气相气体的传热与辐射传热和固体传热相比，传热量要小得多，其总传热将不随气压而改变。,ASIPP,HT-7U,超导磁体正常运行的真空指标,真空指标 TPX 1.310-3Pa 2台2200l/s复合型分子泵为主的三级串联式抽气 ITER 10-4Pa(He) 5台活性炭低温泵对氦的有效抽速5000l/s HT-7 (根据运行经验)， 4-1010-4Pa HT-7U

3、 510-4Pa。,ASIPP,HT-7U,外杜瓦真空状况分析,外杜瓦在抽气作用的动态条件下，压强随时间变化 常温条件下的动态平衡压强为 对于大型超导磁体杜瓦结构,由于内表面积与空间比过大且内部存在大量的绝缘材料，使得材料的放气量（以水汽为主）在室温状态下占总气载的主要部分，使得杜瓦内只能达到软真空水平.,ASIPP,HT-7U,外杜瓦真空状况分析,随着超导磁体进入降温阶段，占主要气载的放气率将逐步降低，使由内部材料放气产生的空间气载降低到超高真空范围.如冷温材料中的水汽饱和蒸汽压在80k温度时为10-19Pa;氮气和氢气在液氦温度时分别为10-18Pa和10-5Pa.因此, 在给定的真空抽气

4、系统的抽气能力下，获得外杜瓦低温工作情况下的真空度，将由动态气载的总漏率决定。超导磁体主机运行时的动态平衡压强为,ASIPP,HT-7U,外杜瓦真空状况分析,主机内部的冷质氦超标泄漏会破坏杜瓦内的真空环境，使超导磁体主机无法正常运行，甚至带来毁坏性的恶果。即使小的超标泄漏，用增设真空泵数目提高抽速的方法抽除氦，也是不经济的，并受到装置运行空间的限制。对磁体主机总氦泄漏，严格控制在允许漏率范围以下，会充分发挥磁体主机的4.2K液氦冷面和80K冷屏低温抽气作用的优势，即使合理放宽外杜瓦外部空气和水质泄漏指标，也能获得良好的真空环境，保证超导磁体主机高可靠、高安全、长时间运行。因此气密性即漏率是研制

5、超导磁体主机成功的一个关键性的工程技术指标。,ASIPP,HT-7U,总氦漏率指标,TPX装置在概念设计阶段只给出杜瓦下室温大气下的外壳总漏率为110-4 Pa m3/s，内部总漏率待初步设计阶段确定2 3。ITER装置杜瓦在低温运行前的总漏率为110-5 Pa m3/s，在运行期间的总漏率为110-3 Pa m3/s（He）4。 HT-7U装置在运行期间的总漏率 (Se= 3 m3/s; PHe110-4Pa; 涡轮分子泵抽气特性即对轻质量氦的压缩比仅为103),ASIPP,HT-7U,氦漏率在不同气压、温度下的换算关系,常压（1atm.）、常温(293K)下的气体向真空环境泄漏的漏率为：,