[实用新型]一种大功率中空等离子体源装置

说明书

一种大功率中空等离子体源装置，具有阳极棒、阴极棒、绝缘安装板、阳极接线桩、阴极安装板、阴极接线桩、绝缘套，阴极棒、阴极安装板各具有相同的多只，阴极棒安装在阴极安装板的内侧下端，阴极接线桩安装在其中一只阴极安装板上端，剩余的全部阴极安装板以及阴极棒分别安装在绝缘安装板下端，阳极棒上端安装在绝缘套上部内侧端，阳极接线桩下端和阳极棒通过导线连接，绝缘套下部和绝缘安装板连接在一起，绝缘套上部和阳极接线桩连接在一起，阴极接线桩和多只阴极棒经导线连接，高电压发生机构电源输出两端分别阳极接线桩、阴极接线桩经导线连接。本新型适用于多种气体源使用，能产生较高热负荷，等离子束流密度高。

技术领域

本实用新型涉及核聚变实验设备领域，特别是一种大功率中空等离子体源装置。

背景技术

由于全球能源需求急剧增加，能开发一种可持续使用、效率高、清洁环保的能源，从而替代化石能源，已经成了各国竞相发展的目标，在众多可发展替代新能源中，其中又以磁约束核聚变设备工作中产生的聚变清洁高效能源作为最具发展潜力的可持续清洁能源之一；在磁约束核聚变设备稳定运行过程中，输入至磁约束核聚变设备内的等离子体与磁约束核聚变设备第一壁的偏滤器材料相互作用的问题，成为聚变堆实现商用化不可避免需要解决的科学和工程难题。由于磁约束核聚变设备运行环境的高复杂程度，开展在线的精细研究难度极大，目前普遍采用实验室线性等离子体设备，来模拟等离子体作用于磁约束核聚变设备第一壁的偏滤器材料运行工况（实验室线性等离子体设备内具有偏滤器材料），因而，为保证实验的正常进行，实验室线性等离子体设备配套的等离子体发生器产生高效等离子体，作用于实验室线性等离子体设备内的偏滤器材料成为关键。现有的实验室线性等离子体设备工作时，配套等离子体发生器在离子源机构共同作用下，将单一的等离子气源产生等离子气体后，等离子体发生器的强磁场箍缩机构将等离子体箍缩成束流，从而产生一定密度的等离子体，为实验室线性等离子体设备提供实验所需的等离子体，保证实验的正常运行。现有实验室线性等离子体设备的等离子体发生器由于结构所限，只能对单一的等离子气源进行作用产生等离子体，而且产生的等离子体热负荷值较低，不能更真实的模拟等离子体与磁约束核聚变设备第一壁的偏滤器材料运行工况的相互作用。现有的等离子体发生器工作时，输入的等离子体源需在有较高磁场强度的情况下，才能形成高通量的等离子束流，要实现较高的热负荷，等离子体源必须通过加大等离子体发生器的离子源机构输入功率或外加磁场强度才能达到，由于现有实验室线性等离子体设备结构所限，等离子体发生器配套的强磁场箍缩机构磁场最大强度只能到达1.6T，离子源机构输入的离子源功率只能到达50KW，因此，产生的等离子束流密度只能到达７．５×１０２０ｍ－３，且热负荷不能达到实际需要；如果想进一步提高等离子束流密度、热负荷强度，那么现有的实验室线性等离子体设备远远不能达到实际需要，而且现有的实验室线性等离子体设备其配套的等离子体发生器只能采用单一的等离子气源产生等离子体，使用中具有局限性。

发明内容

为了克服现有实验室线性等离子体设备结构所限，只能采用单一气源作为等离子气体源，产生的等离子束流密度不够，热负荷小，无法有效模仿等离子体作用于磁约束核聚变设备第一壁的偏滤器材料运行工况，本实用新型提供了适用于各种等离子气源使用，不采用等离子体发生器，工作可靠，在实验室线性等离子体设备本体内部输入等离子气源，外部配套高电压发生机构输入高压电源后，阳极棒和阳极棒之间会产生加载高压脉冲（瞬时能量可达10KJ），形成瞬态的强放电，在阳极棒和阴极棒之间中空处产生稳定的高热负荷等离子体，并在实验室线性等离子体设备本体的磁场箍缩机构共同作用下，等离子体经洛伦兹力的作用下被加速（等离子体速度可达每秒几十千米），形成一定直径的高密度等离子体束流，作用于实验室线性等离子体设备本体内的偏滤器材料表面，从而为模拟等离子体作用于磁约束核聚变设备第一壁的偏滤器材料运行工况，提供有效技术支撑的一种大功率中空等离子体源装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：