SUNIST装置中磁探针出气率测量.PDF

第 30 卷 第 3 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.30, No.3 2 0 1 0 年 9 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics Sep. 2010 文章编号：0254−6086(2010)03−0277−04 SUNIST 装置中磁探针出气率测量 张 璐，曾 龙，谭 熠，谢丽风，高 喆，王文浩 (清华大学工程物理系，北京 100084) 摘 要：通过出气率测量装置评价了 SUNIST 装置的内部磁探针出气特性，实验结果表明其出气量和出气 气体成分不足以影响 SUNIST 真空特性。其后的放电实验验证了这一结论。 关键词：出气率；磁探针；小孔流导法；球形托卡马克 中图分类号：TL67 文献标识码： A 1 引言 是动态法中的一种，小孔流导法亦称压差法，可以 中国联合球形托卡马克(SUNIST)[1]是中国第 获得准确的数据。 一台低环径比的托卡马克实验装置，主要研究低环 实验测量装置如图 1 所示。上室为样品室，下 径比等离子体特性和用非感应启动方法产生可维 室为测量室，上下两室各装有一只经过校准的电离 持的种子等离子体。SUNIST 装置放电时的本底真 规，测量室还装有残余气体分析仪。小孔直径为 −3 3 −1 −5 ∅5mm ，流导 C=2.3×10 m ⋅s (23℃对氮气) 。测量 空在 10 Pa 量级，且需严格控制杂质。 等离子体内部磁场的测定方法大致有两类：一 室和样品室通过∅40mm 波纹管连接，波纹管流导 类是探针测量方法，一类是光谱方法。磁探针有结 大，可以缩短样品室的抽气时间。系统主泵为分子 构简单，结构形式及放置位置十分灵活，可以根据 泵(TMP) ，与前级机械泵(RP1)串联。系统为不锈钢 304(OCr Ni ) ，主密封用无氧铜垫片。系统可以烘 不同的需要制成不同形式的探针等特点，在磁约束 18 9 聚变的研究装置上获得广泛的应用[1] 。 烤以降低本身出气量，减小实验误差。样品室孔板 −3 近期进行 SUNIST 升级改造，需要在真空室内 与测量室之间有插板阀。样品室的容积约 3.6×10 3 2 部安装磁探针。磁探针的线圈骨架采用具有良好真 m ，内表面积约 950cm 。 空特性的氧化铝陶瓷，包线选用具有较好真空特性 的聚酰亚胺。将其引入真空可能会对真空本底造成 一定的影响，特别是可能会引入对放电不利的成 分，通过出气率测量设备评估磁探针的真空出气特 性，判断其是否能够满足 SUNIST 真空要求。 2 实验原理和装置 常用的测量出气率的方法有两种：静态法(压升 率法)和动态法(流量率法) 。静态法测试时，材料所 处环境的气体压力不断上升，使材料的放气受阻， 测得的出气率偏低，不宜直接引用，仅作为数量级 参考。动态法测得的数据较为可靠。实验中采用的 图 1 出气率测量