CN109585032A - 一种耐高温全钨面向等离子体反应器 - Google Patents

Abstract

一种耐高温全钨面向等离子体反应器，主要包括天线、天线套、放电管、前面板、外水盖板、内水盖板、水循环管、气管、观察管、水管A、水管B、底座、压环、密封环、密封圈、外钨盖板、内钨盖板、外钨环、内钨环、上金属环、金属环、钨管、金属管、钨底盖板、压板、金属底座、钨螺钉、进水孔A、出水孔A、进水孔B、注水孔、出水孔B、出水孔C、支撑环、连接筒、卡筒、底座。本发明利用此种耐高温全钨面向等离子体反应器可以实现高温度、高密度等离子体的长时间稳态运行。目前已经实现了35千瓦的等离子体稳态运行，反应器可在内部温度为2000摄氏度的环境下稳定运行。产生的高密度等离子体也可用来进行聚变中面向等离子体的钨材料辐照研究。

Description

一种耐高温全钨面向等离子体反应器

技术领域

本发明涉及高温高密度等离子体领域，尤其是等离子体反应器。

背景技术

聚变的实现需要上亿摄氏度的高温才能达到核聚变反应，高功率高密度等 离子体反应器为实现聚变上亿度的点火提供了可靠有力的帮助。因此，针对聚 变系统中的中性束辅助加热系统核心—高功率高密度离子发生器，本设计从材 料选择、结构设计、等离子体优化等方面出发，自行设计了一种可高功率长时 间稳态运行的离子发生器，迄今为止此种全钨面向等离子体设计的离子反应器 尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够长时间应用于聚变设施中中性束加热系统， 高功率的耐高温全钨面向等离子体反应器。

本发明主要包括天线、天线套、放电管、前面板、外水盖板、内水盖板、 水循环管、气管、观察管、水管A、水管B、底座、压环、密封环、密封圈、外 钨盖板、内钨盖板、外钨环、内钨环、上金属环、金属环、钨管、金属管、钨 底盖板、压板、金属底座、钨螺钉、进水孔A、出水孔A、进水孔B、注水孔、 出水孔B、出水孔C、支撑环、连接筒、卡筒、底座。

其中，金属底座由底座、支撑环和连接筒组成，支撑环呈圆环状，在支撑 环上开有一组位置对称的凹槽。在支撑环的外壁上设有连接筒，在连接筒的侧 壁设有若干注水孔，在连接筒上固定底座，底座呈圆环状，底座的内环处与连 接筒的上部固定连接。在底座上设有一周的进水孔B和出水孔B，进水孔与出 水孔依次交错排列。

金属压板呈圆环状，金属压板与金属底座固定连接。在金属压板的内环处 设有卡筒，在金属压板上设有若干通孔，在金属压板上设有一组位置对称的卡 板，卡板的位置、大小均与支撑环上的凹槽相对应。卡筒的外径与支撑环的内 径相同，金属压板的外径与连接筒的内径相同。

钨底盖板为圆环形平板，在钨底盖板内环的下部固定卡环，在钨底盖板的 表面设有若干通孔，金属管的下端插接在对应的通孔内，钨管套在金属管的外 部。钨底盖板呈环形，在钨底盖板的内环固定连接卡环，在钨底盖板上设有一 周若干通孔。

下金属环内环的下部固定卡环，在下金属环的表面设有若干通孔。内钨盖 板为环形平板，在内钨盖板的表面设有若干通孔。下金属环上的通孔数量、钨 底盖板的通孔数量与内钨盖板上的通孔数量均相同。

内钨盖板置于下金属环的下部，金属管的上端依次对应的插接在内钨盖板 的通孔和下金属环的通孔内。在下金属环的上部设有上金属环，上金属环的截 面呈圆环状，在上金属环的上部设有外钨盖板。在下金属环和上金属环的内壁 设有内钨环，在下金属环和上金属环的外壁设有外钨环。外钨盖板上设有若干 通孔，在通孔内插接钨螺钉，外钨盖板与上金属环之间通过钨螺钉相连。

放电管为上下开口的圆筒，在放电管的外表面套接天线套，天线套的外壁 设有螺纹。天线置于天线套的螺纹内，天线的两端延伸至天线套的螺纹外。

放电管的下端依次穿过压环和密封环，密封环的两侧均设有密封圈，放电 管下部插接底座的顶部连接座内，通过螺钉将压环和底座装配起来。放电管上 端依次套接压环和密封环，在密封环的两侧分别设有密封圈，放电管上端插到 前面板的凹槽内，压环和前面板通过螺钉相连。

压环呈圆环状，在压环的表面设有若干通孔。在压环的下部设有底座。底 座由底部支撑座和顶部连接座组成，支撑座的截面呈圆环型，在支撑座的内环 固定顶部连接座，顶部连接座为中空筒体，在顶部连接座的外壁上设有若干进 水孔A，进水孔A与水管B相连，水管B为弯折的两端开口的中空管。在连接 座的上表面设有若干出水孔A和出水孔C，出水孔A和出水孔C在连接座的上 表面依次交错排列。

前面板为圆形平板，在前面板的表面设有两组半圆环形通孔，分别为一组 外半圆环形通孔和一组内半圆环形通孔。一组外半圆环形通孔上设有外水盖板， 一组内半圆环形通孔上设有内水盖板。内水盖板的两端设有通孔，内水盖板的 对应一端通孔之间通过水循环管相连。外水盖板的一端分别设有一个通孔，内 水盖板的另一端的通孔对应的与外水盖板的一端的通孔之间通过水循环管相 连。在前面板的侧壁上设有两个通孔，两个通孔分别对应的与前面板的的一组 外半圆环形通孔相连通，前面板的侧壁上的通孔分别与固定在前面板上的水管A 相连接。在前面板的中部设有一个通孔，中部的通孔与观察管相连接。在前面 板的上部设有两个通孔，两个通孔分别与固定在前面板上的气管相连。

本发明在使用时，冷却水通过水管B进入底座上的部分进水孔A，从出水孔 A流到金属底座上对应的进水孔B，从注水孔留到金属底座内，最后通过部分金 属管到达上金属环内，从其余的金属管途径金属底座上的注水孔，从出水孔B 流出，底座上的出水孔C进入到底座的其余进水孔A内，通过水管流出。

本发明与现有技术相比具有如下优点：利用此种耐高温全钨面向等离子体 反应器可以实现高温度、高密度等离子体的长时间稳态运行。目前已经实现了 35千瓦的等离子体稳态运行，反应器可在内部温度为2000摄氏度的环境下稳定 运行。产生的高密度等离子体也可用来进行聚变中面向等离子体的钨材料辐照 研究。

附图说明

图1是耐高温全钨面向等离子体反应器示意图；

图2是天线1示意图；

图3是天线套2示意图；

图4是放电管3示意图；

图5是前面板4示意图；

图6是外水盖板5-1和内水盖板5-2示意图；

图7是水循环管6示意图；

图8是气管7示意图；

图9是观察管8示意图；

图10是水管A9示意图；

图11是水管B10示意图；

图12是底座11前后面示意图；

图13是压环12示意图；

图14是密封环13示意图；

图15是密封圈14示意图；

图16是全钨保护罩示意图；

图17是外钨盖板15示意图；

图18是内钨盖板16示意图；

图19是外钨环17示意图；

图20是内钨环18示意图；

图21是上金属环19示意图；

图22是下金属环20示意图；

图23是钨管21示意图；

图24是金属管22示意图；

图25是钨底盖板23示意图；

图26是金属压板24示意图；

图27是金属底座25示意图；

图28是钨螺钉26示意图。

图中，1-天线、2-天线套、3-放电管、4-前面板、5-1外水盖板、5-2内水盖 板、6-水循环管、7-气管、观察管、9-水管A、10-水管B、11-底座、12-压环、 13-密封环、14-密封圈、15-外钨盖板、16-内钨盖板、17-外钨环、18-内钨环、19- 上金属环、20-金属环、21-钨管、22-金属管、23-钨底盖板、24-压板、25-金属底 座、26-钨螺钉、27-进水孔A、28-出水孔A、29-进水孔B、30-注水孔、出31- 水孔B、32-出水孔C、33-支撑环、34-连接筒、35-卡筒、36-底座。

具体实施方式

实施例1

在图1至图28所示的本发明的示意简图中，金属底座由底座36、支撑环33 和连接筒34组成，支撑环呈圆环状，在支撑环上开有一组位置对称的凹槽。在 支撑环的外壁上设有连接筒，在连接筒的侧壁设有若干注水孔30，在连接筒上 固定底座，底座呈圆环状，底座的内环处与连接筒的上部固定连接。在底座上设 有一周的进水孔B29和出水孔B31，进水孔与出水孔依次交错排列。

金属压板24呈圆环状，金属压板24与金属底座25固定连接。在金属压板 的内环处设有卡筒35，在金属压板上设有若干通孔，在金属压板上设有一组位 置对称的卡板，卡板的位置、大小均与支撑环上的凹槽相对应。卡筒的外径与 支撑环的内径相同，金属压板的外径与连接筒的内径相同。

钨底盖板23为圆环形平板，在钨底盖板内环的下部固定卡环，在钨底盖板 的表面设有若干通孔，金属管22的下端插接在对应的通孔内，钨管21套在金 属管22的外部。钨底盖板呈环形，在钨底盖板的内环固定连接卡环，在钨底盖 板上设有一周若干通孔。

下金属环内环的下部固定卡环，在下金属环的表面设有若干通孔。内钨盖 板为环形平板，在内钨盖板的表面设有若干通孔。下金属环上的通孔数量、钨 底盖板的通孔数量与内钨盖板上的通孔数量均相同。

内钨盖板16置于下金属环20的下部，金属管22的上端依次对应的插接在 内钨盖板的通孔和下金属环的通孔内。在下金属环的上部设有上金属环19，上 金属环的截面呈圆环状，在上金属环的上部设有外钨盖板15。在下金属环和上 金属环的内壁设有内钨环18，在下金属环和上金属环的外壁设有外钨环17。外 钨盖板上设有若干通孔，在通孔内插接钨螺钉26，外钨盖板与上金属环之间通 过钨螺钉相连。

放电管3为上下开口的圆筒，在放电管的外表面套接天线套2，天线套的外 壁设有螺纹。天线1置于天线套的螺纹内，天线的两端延伸至天线套的螺纹外。

放电管3的下端依次穿过压环12和密封环13，密封环的两侧均设有密封圈 14，放电管3下部插接底座11的顶部连接座内，通过螺钉将压环12和底座11 装配起来。放电管3上端依次套接压环12和密封环13，在密封环的两侧分别设 有密封圈14，放电管3上端插到前面板4的凹槽内，压环12和前面板4通过螺 钉相连。

压环12呈圆环状，在压环的表面设有若干通孔。在压环的下部设有底座11。 底座11由底部支撑座和顶部连接座组成，支撑座的截面呈圆环型，在支撑座的 内环固定顶部连接座，顶部连接座为中空筒体，在顶部连接座的外壁上设有若 干进水孔A27，进水孔A与水管B10相连，水管B10为弯折的两端开口的中空 管。在连接座的上表面设有若干出水孔A28和出水孔C32，出水孔A和出水孔 C在连接座的上表面依次交错排列。

前面板4为圆形平板，在前面板的表面设有两组半圆环形通孔，分别为一 组外半圆环形通孔和一组内半圆环形通孔。一组外半圆环形通孔上设有外水盖 板5-1，一组内半圆环形通孔上设有内水盖板5-2。内水盖板5-2的两端设有通 孔，内水盖板的对应一端通孔之间通过水循环管6相连。外水盖板的一端分别 设有一个通孔，内水盖板的另一端的通孔对应的与外水盖板的一端的通孔之间 通过水循环管相连。在前面板的侧壁上设有两个通孔，两个通孔分别对应的与 前面板的的一组外半圆环形通孔相连通，前面板的侧壁上的通孔分别与固定在 前面板上的水管A9相连接。在前面板的中部设有一个通孔，中部的通孔与观察 管8相连接。在前面板的上部设有两个通孔，两个通孔分别与固定在前面板上 的气管7相连。

Claims (4)

1.一种耐高温全钨面向等离子体反应器，主要包括天线、天线套、放电管、前面板、外水盖板、内水盖板、水循环管、气管、观察管、水管A、水管B、底座、压环、密封环、密封圈、外钨盖板、内钨盖板、外钨环、内钨环、上金属环、金属环、钨管、金属管、钨底盖板、压板、金属底座、钨螺钉、进水孔A、出水孔A、进水孔B、注水孔、出水孔B、出水孔C、支撑环、连接筒、卡筒、底座，其特征在于：金属压板与金属底座固定连接，在金属压板的内环处设有卡筒，在金属压板上设有通孔，在金属压板上设有一组位置对称的卡板，卡板的位置、大小均与支撑环上的凹槽相对应，卡筒的外径与支撑环的内径相同，金属压板的外径与连接筒的内径相同，钨底盖板为圆环形平板，在钨底盖板内环的下部固定卡环，在钨底盖板的表面设有通孔，金属管的下端插接在对应的通孔内，钨管套在金属管的外部，钨底盖板呈环形，在钨底盖板的内环固定连接卡环，在钨底盖板上设有一周通孔，下金属环内环的下部固定卡环，在下金属环的表面设有若干通孔，内钨盖板为环形平板，在内钨盖板的表面设有通孔，内钨盖板置于下金属环的下部，金属管的上端依次对应的插接在内钨盖板的通孔和下金属环的通孔内，在下金属环的上部设有上金属环，上金属环的截面呈圆环状，在上金属环的上部设有外钨盖板，在下金属环和上金属环的内壁设有内钨环，在下金属环和上金属环的外壁设有外钨环，外钨盖板上设有通孔，在通孔内插接钨螺钉，外钨盖板与上金属环之间通过钨螺钉相连，放电管为上下开口的圆筒，在放电管的外表面套接天线套，天线套的外壁设有螺纹，天线置于天线套的螺纹内，天线的两端延伸至天线套的螺纹外，放电管的下端依次穿过压环和密封环，密封环的两侧均设有密封圈，放电管下部插接底座的顶部连接座内，通过螺钉将压环和底座装配起来，放电管上端依次套接压环和密封环，在密封环的两侧分别设有密封圈，放电管上端插到前面板的凹槽内，压环和前面板通过螺钉相连，压环呈圆环状，在压环的表面设有通孔，在压环的下部设有底座，底座由底部支撑座和顶部连接座组成，支撑座的截面呈圆环型，在支撑座的内环固定顶部连接座，顶部连接座为中空筒体，在顶部连接座的外壁上设有进水孔A，进水孔A与水管B相连，水管B为弯折的两端开口的中空管，在连接座的上表面设有出水孔A和出水孔C，出水孔A和出水孔C在连接座的上表面依次交错排列，前面板为圆形平板，在前面板的表面设有两组半圆环形通孔，分别为一组外半圆环形通孔和一组内半圆环形通孔，一组外半圆环形通孔上设有外水盖板，一组内半圆环形通孔上设有内水盖板，内水盖板的两端设有通孔，内水盖板的对应一端通孔之间通过水循环管相连，外水盖板的一端分别设有一个通孔，内水盖板的另一端的通孔对应的与外水盖板的一端的通孔之间通过水循环管相连，在前面板的侧壁上设有两个通孔，两个通孔分别对应的与前面板的的一组外半圆环形通孔相连通，前面板的侧壁上的通孔分别与固定在前面板上的水管A相连接，在前面板的中部设有一个通孔，中部的通孔与观察管相连接，在前面板的上部设有两个通孔，两个通孔分别与固定在前面板上的气管相连。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温全钨面向等离子体反应器，其特征在于：金属底座由底座、支撑环和连接筒组成，支撑环呈圆环状，在支撑环上开有一组位置对称的凹槽，在支撑环的外壁上设有连接筒，在连接筒的侧壁设有若干注水孔，在连接筒上固定底座，底座呈圆环状，底座的内环处与连接筒的上部固定连接，在底座上设有一周的进水孔B和出水孔B，进水孔与出水孔依次交错排列。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温全钨面向等离子体反应器，其特征在于：金属压板呈圆环状。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温全钨面向等离子体反应器，其特征在于：下金属环上的通孔数量、钨底盖板的通孔数量与内钨盖板上的通孔数量均相同。