在核聚变反应堆中，真空的作用是什么？

资讯 2022-03-13 易泵网 手机阅读

核聚变原理

太阳上发生核聚变时，表面温度可达到约 6,000 摄氏度。而为将核聚变原理运用在地球上以产生能源，需要复制太阳上的反应。 在此，真空技术起着关键作用，因为太阳被真空包围。 被称为核聚变反应堆的大型实验设施用于在地球上再现太阳的环 境。 核聚变反应堆是一种技术设施，原子核在其中经由可控的热核反 应发生聚变。核聚变过程的目的是产生电力，因为在原子核聚合 时将释放出巨大的能量。 目前，有两种常见反应堆：托卡马克反应堆和仿星器反应堆。这两种反应堆的工作原理基本相同，不同之处在于产生磁场的线圈 形状和布置方式。在两种反应堆中，氢或氢的同位素被加热至 1.5 亿摄氏度。为了产生所需的热量，等离子体需在真空中自由悬 浮，因为与其他微粒或墙壁接触均会导致热量散逸。因此，通常要借助超导电磁铁产生场强高达 10 特斯拉的磁场。随后通过电热 或电磁波加热等离子体，若条件适宜，即可触发核聚变。

在核聚变反应堆中，真空的作用是什么？

强劲可靠的高性能真空系统是运行聚变反应堆的重要要求之一。

  • 将自由悬浮的等离子体与墙壁隔开：防止 1.5 亿度高温的等离子 体与舱室墙壁之间发生热传导，这一点十分必要。否则，等离子 体将立即冷却，聚变反应将会失败。
  • 去除氦和杂质：在反应过程中，废产物氦以及墙壁材料的原子核 作为污染物必须通过磁偏转从等离子体中清除。从等离子体中清 除的氦和原子核冷却后，通过真空泵排出。
  • 低温恒温器的隔热：许多聚变实验会采用超导线圈产生磁场。此 类线圈通过液态氦冷却。在此需用真空泵生成所需的真空隔热 层。
  • 聚变反应堆的等离子容器必须抽真空到 < 10-6 Pa (< 10-8 mbar) 的基本压力，低温系统的压力应低于 10-3 Pa (< 10-5 mbar)。实验容器中的工艺气体通常是氢、氘或氚。
  • 由于磁场强度高达数特斯拉（缩写为 T），真空设备需要安装在距离等离子容器 4 至 9 米的距离。即使在这个距离上，磁场强度仍然可以达到 100 mT。因此，所有部件必须带有磁屏蔽。对于涡轮分子泵来说，防止转子因涡流而升温尤为重要
  • 对于使用的所有真空部件而言，安装电子设备时都需要与实际泵或测量装置保持距离。这是因为现代的数字式电子元件可被辐射毁坏。

    • 普发真空用于 TCP 350 的 HiPace? 300 H，DN 100 CF-F

    多年来，普发真空一直是技术强大、誉满全球的聚变实验合作伙伴。与用户紧密合作，共同制定解决方案一直是我们的重中之重。工艺最关键的部分是针对相关应用确定最佳产品组合。