直線等離子體發(fā)生裝置方案設(shè)計(jì)

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置方案設(shè)計(jì)2009年02月

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置的意義及國(guó)內(nèi)外概況擬建兩臺(tái)裝置的目的與要求當(dāng)前的概念設(shè)計(jì)等離子體源的選擇與設(shè)計(jì)

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

能夠產(chǎn)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(chǔ)研究HELIXLIEAVINETA等

ASIPP國(guó)外直線等離子發(fā)生裝置部分參數(shù)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(chǎng)

(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(zhǎng)度(mm)8002500100010002000腔室直徑(mm)100200400255

ASIPP日本原研設(shè)備

ASIPPPISCES-A

ASIPP使用鎢絲直流放電及射頻螺旋波放電，磁場(chǎng)0～1000G科大LMP設(shè)備

ASIPP直線等離子體發(fā)生裝置的意義及國(guó)內(nèi)外概況擬建兩臺(tái)裝置的目的與要求當(dāng)前的概念設(shè)計(jì)等離子體源的選擇與設(shè)計(jì)

ASIPP浙江大學(xué)研究等離子體行為（主要供教學(xué)使用）參數(shù)（主要是等離子體密度，磁場(chǎng)強(qiáng)度，等離子體束直徑）高于國(guó)內(nèi)同類設(shè)備水平預(yù)留升級(jí)空間，將來(lái)研究PSI過(guò)程（加大磁場(chǎng)，改造等離子體源）尺寸要求：長(zhǎng)度～2m，直徑>30cm

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ASIPP浙江大學(xué)直線等離子體設(shè)備概念設(shè)計(jì)：用兩個(gè)1m長(zhǎng)，內(nèi)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(chǎng)強(qiáng)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

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ASIPPLaB6特性：紅紫色固體。等軸晶系。密度2.61g/cm3。熔點(diǎn)2710℃。加熱到1600OC左右大量發(fā)射電子，同時(shí)具有較低的蒸發(fā)率，大量用于生產(chǎn)電子源。國(guó)內(nèi)有大量的企業(yè)提供LaB6，純度最高一般為99.5％PISCES測(cè)試結(jié)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(chǎn)生等離子體，弧電壓小于100V，電流在安培量級(jí)特點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，技術(shù)比較成熟，國(guó)外大部分設(shè)備使用類似源難點(diǎn)：LaB6板的支撐，水冷設(shè)計(jì)造價(jià)：LaB6幾千元，其他稀有金屬包括Mo和Ta等離子體源結(jié)構(gòu)圖（PISCES-A）

ASIPP直熱型LaB6電子發(fā)射裝置名古屋大學(xué)仿制了PISCES的等離子體源（稱為旁熱型），同時(shí)研發(fā)了直熱型電子源。NAGDIS－I上的測(cè)試結(jié)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(shè)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(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，能夠產(chǎn)生高密度等離子體難點(diǎn)：加工困難，極可能在加工過(guò)程中碎裂可以作為一個(gè)備選方案，必要時(shí)候向國(guó)外購(gòu)買，只需做好相應(yīng)的電源及冷卻設(shè)計(jì)更緊湊的直熱型電子源

ASIPPCascadedArc

優(yōu)點(diǎn)：制造材料常見，有相關(guān)圖紙，北航方面人員有使用經(jīng)驗(yàn)