EAST破裂缓解杂质弹丸注入系统的研制
会议名称：《第六届粤港澳真空科技创新发展论坛暨先进微纳制造技术与前沿应用高峰论坛》
会议日期：2022年
学科分类：08[工学]
摘 要：兆安量级大电流高能量等离子体破裂对未来聚变堆破坏极大,是未来聚变堆安全运行必须要解决的关键问题。借鉴固体弹丸注入具有更深的穿透深度,更大更快的密度扰动和更高的粒子质量沉积的优势,研制了两套杂质弹丸注入系统,用于在EAST上开展不同参数杂质注入对等离子体破裂缓解的实验,来研究破裂缓解的物理机制并探索更优的缓解方案。一套为高速离心弹丸注入系统,采用高速旋转臂加速现有固体弹丸(Li/B等)注入等离子体中。该系统主要包括放料室、离心加速器、弹丸诊断。为了评估旋转臂的机械性能,通过ANSYS进行模拟分析得出TC4材料的叶片能够在350Hz以下的转速长时间稳定工作。并开展大量台面测试实验,验证了模拟的结果,在350Hz转动频率下,获得了最大～286m/s的速度,～10Hz弹丸连续注入,满足EAST上的实验要求。另一套为散裂弹丸注入系统,采用原位冷凝技术将杂质气体(Ne/Ar等)冷凝成固体大弹丸,通过高压推进气体加速,在注入管道末端进入等离子体。该系统主要包括弹丸冷凝系统,弹丸配气系统,差分系统,弹丸诊断,大弹丸的散裂结构等。通过模拟和理论计算来确定各子系统参数,并对系统进行设计。目前该系统正处于台面测试阶段,已经实现了D*L=5*5-10 mm尺寸弹丸的弹丸成型以及～200m/s的加速,更进一步的测试与优化还在进行当中。