中性束注入器去离子水冷却系统.ppt

NBI 中性束注入去离子水冷却系统 蒋家广 ,中性束注入组 中科院等离子体物理研究所 1.进气阀 2.离子源 3.预抽系统 4.支撑架 5.偏转磁铁 6.离子收集板 7.主真空室 8.漂移室 9.快速隔离阀 10.2万升低温泵 11.量热计 12.真空计 13.中性化室 14.40万升低温泵 注入器结构 装置 流强 Ib 束流能量Eb 注入功率Pb 束流脉宽τb HT-7 60A 50keV 700 KW 500 msec 性能参数 去离子水冷却循环系统是整个注入器核心--离子源工作的基本保证 离子源工作在大功率长脉冲状态，必须通过水冷将电极上产生的热量带走，保证电极在工作状态时温升在合理的范围（通常小于30度） 离子源的高压电极和地电极间只有几厘米，为保证50-60kV的工作电压，冷却各个电极的冷却水必须有足够的电阻率 去离子水冷却系统的作用 热量计算 以功率测量靶靶板热量计算为例，得出整个束线水冷设计值。功率测量靶有多种结构，对大功率稳态束的测量，国外大多数采用水冷热测靶。水冷热测靶有几种结构。一种是整体式，将功率测量靶做成一个整体，通过运动部件控制上升或下降。测量靶下降至束斑位置时可以测量束流，上升后让束流通过。这种靶的特点是靶内部各部件为一个整体，没有相对运动，因此比较牢固。 靶表面到靶内水管热传递 靶内管道直径为10mm，水力直径d=6mm，圆心距离s=14mm，上表面到圆心的距离h1=11mm 水管长度l=0.4m，导热形状因子： =0.6 m Stotal＝4S=4×0.6=2.4(m) 传递的热量为：Q＝λStotalΔt 其中 水管壁面到流体的对流换热 流体和固体壁面接触时，由于温度不同，温度的变化集中在靠近壁面区域，在进行热对流时，热量的传播依靠流体本身进行导热。这种流体和固体壁面的接触传热也就是导热和对流的综合结果，即对流换热。影响对流换热过程的因素很多，像流体的种类和状态、运动情况、固体壁面的形状和大小，以及表面光洁度等都有关。 其中，tf为流体温度，tw为壁面温度。 2.3 功率测量靶 (2.3) 垂直 0.014 水平 0.014 束流限制靶 (0.028) H3+ 0.003 H2+ 0.013 H+ 0.083 离子吞食器 (0.1) 0.078 中 性 化 室 0.002 离子源过渡法兰 接地极 0.016 引出极 0.002 等离子体极 0.019 源线圈 0.002 中心电极 0.002 2#阳极 0.002 1#阳极 0.002 离子源 (0.045) 总 流 量 2.55 (l / s) 注入器水流量 水冷系统组成 流量为5m3/h,电阻率为2-3 M?·cm 自循环去离子水系统 60 m3/h原水源、调节水箱5m3/h、立式调节增压泵 混合树脂离子交换器、12路输出水与对应回流水回路 再生酸碱泵、再生酸碱配制液塑料桶、自动控制 等 硬件 去离子水供水流程 * *