直線等離子體發(fā)生裝置方案設計

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置方案設計2009年02月

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置的意義及國內外概況擬建兩臺裝置的目的與要求當前的概念設計等離子體源的選擇與設計

ASIPP直線等離子體裝置（LinearPlasmaDevice，LPD）：

能夠產生和維持一直線段穩(wěn)態(tài)等離子體的裝置直線等離子體裝置的分類：從事材料和邊界研究PISCES-A/BPSI-I/IIMAP-IIPilot-PSI等從事等離子體基礎研究HELIXLIEAVINETA等

ASIPP國外直線等離子發(fā)生裝置部分參數JAERIPISCES-APISCES-BPilot-PSI科大LMP束流密度(m－2s－1)～10221021～10221021～10231023等離子體密度1011～1012cm3磁場

(G)0～10002000～4000發(fā)生器0～1000靶區(qū)

0～5004000(連續(xù))16000(4s脈沖)0～1000腔室長度(mm)8002500100010002000腔室直徑(mm)100200400255

ASIPP日本原研設備

ASIPPPISCES-A

ASIPP使用鎢絲直流放電及射頻螺旋波放電，磁場0～1000G科大LMP設備

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置的意義及國內外概況擬建兩臺裝置的目的與要求當前的概念設計等離子體源的選擇與設計

ASIPP浙江大學研究等離子體行為（主要供教學使用）參數（主要是等離子體密度，磁場強度，等離子體束直徑）高于國內同類設備水平預留升級空間，將來研究PSI過程（加大磁場，改造等離子體源）尺寸要求：長度～2m，直徑>30cm

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置的意義及國內外概況擬建裝置的目的與要求當前的概念設計等離子體源的選擇與設計

ASIPP浙江大學直線等離子體設備概念設計：用兩個1m長，內徑300mm的管道組成主腔室采用LaB6以及螺旋波天線作為等離子體源源區(qū)與主腔室間有閘板閥源區(qū)必須保證足夠磁場強度

ASIPP線圈直線真空管控制電源抽氣系統(tǒng)離子源射頻天線

ASIPP

ASIPP

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置的意義及國內外概況擬建兩臺裝置的目的與要求當前的概念設計等離子體源的選擇與設計

ASIPPLaB6特性：紅紫色固體。等軸晶系。密度2.61g/cm3。熔點2710℃。加熱到1600OC左右大量發(fā)射電子，同時具有較低的蒸發(fā)率，大量用于生產電子源。國內有大量的企業(yè)提供LaB6，純度最高一般為99.5％PISCES測試結果

ASIPP鎢絲加熱LaB6板材

Ta環(huán)鎢絲電流約100A，加熱平板LaB6

陰極至1600°C左右，工作氣體0.1-1Pa，發(fā)生電弧放電產生等離子體，弧電壓小于100V，電流在安培量級特點：原理簡單，技術比較成熟，國外大部分設備使用類似源難點：LaB6板的支撐，水冷設計造價：LaB6幾千元，其他稀有金屬包括Mo和Ta等離子體源結構圖（PISCES-A）

ASIPP直熱型LaB6電子發(fā)射裝置名古屋大學仿制了PISCES的等離子體源（稱為旁熱型），同時研發(fā)了直熱型電子源。NAGDIS－I上的測試結果(電子密度)：直熱型1X1019m-3（陰極功率3KW）旁熱型1X1019m-3

（陰極功率7～8KW）LaB6直接通電加熱釋放電子

ASIPP日本原研設備的等離子體源加工示意圖將熱壓成筒狀，再用線切割方式加工成雙螺旋結構。特點：結構緊湊，能夠產生高密度等離子體難點：加工困難，極可能在加工過程中碎裂可以作為一個備選方案，必要時候向國外購買，只需做好相應的電源及冷卻設計更緊湊的直熱型電子源

ASIPPCascadedArc

優(yōu)點：制造材料常見，有相關圖紙，北航方面人員有使用經驗