【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及低原子序數的金屬材料鋰粉在聚變裝置的應用領域，主要涉及一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統及方法。
技術介紹
1、磁約束受控核聚變是解決人類能源問題的重要途徑之一。隨著聚變裝置加熱功率和放電時長的拉長，等離子體與裝置內真空室第一壁材料表面的相互作用越來越強，由此產生的雜質及壁材料損傷嚴重威脅了聚變裝置的安全運行。在高溫等離子體放電中實時注入低原子序數(低z)的金屬鋰粉，可以有效緩解等離子體與第一壁強相互作用，可以實現實時的第一壁表面壁處理，有助于降低等離子體中的雜質水平。同時可以降低轟擊到第一壁材料上的熱流，有效保護第一壁材料。所以，低z材料實時注入可為磁約束聚變發展提供新的科學手段，非常具有應用前景，越來越被聚變界重視。
2、目前國內外主流聚變裝置中都發展了低z材料實時注入系統，如east，diii-d和lhd都發展了在等離子體放電中實時鋰粉注入技術，有效緩解了等離子體與壁強相互作用，促進了等離子體性能的進一步提升。國內的全超導托卡馬克east裝置利用金屬鋰粉在長脈沖放電中的實時連續注入，成功獲得了千秒量級、芯部溫度超七千萬度的穩態高溫等離子體放電。低z金屬鋰粉實時注入系統利用一個壓電陶瓷片接收到特定頻率的正弦電壓后，產生共振效應，從而驅動壓電陶瓷片上的金屬鋰粉自由下落，進入到等離子體中。鋰粉是一種物理化學活性極強的堿性金屬，非常容易氧化，在潮濕空氣中存在自燃的風險，因此鋰粉需要在真空環境下使用。高純金屬鋰粉顏色是銀灰色，在密閉的超高真空不銹鋼腔室內儲存時，難以以肉眼觀測，特別是在緊湊型的鋰粉注入
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為聚變裝置中的金屬鋰粉系統提供一種測量鋰粉剩余含量的系統及方法，滿足實時監測金屬鋰粉含量的需求，為托卡馬克長脈沖等離子體放電中金屬鋰粉穩定注入提供硬件保障。
2、本專利技術是通過以下技術方案實現的：
3、一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，包括粉末腔室、真空腔室和測量電路；
4、所述粉末腔室設置于所述真空腔室內，所述粉末腔室內裝載有金屬鋰粉，所述粉末腔室底部設置有具通孔的環形壓電陶瓷共振片，用于控制金屬鋰粉震動，實現金屬鋰粉下落，所述粉末腔室內距離底部一段距離（0.5-1cm左右的位置）處設置有一條標定線；
5、所述真空腔室側壁設置有真空電極饋入法蘭，用于實現導線的通過；
6、所述測量電路包括連接形成回路的連接線a、連接線b、連接線c、連接線d和常開式微歐表；所述連接線a一端下垂至所述粉末腔室的標定線處，另一端于所述真空電極饋入法蘭處與所述連接線c連接；所述連接線b一端與粉末腔室外壁連接，另一端于所述真空電極饋入法蘭處與所述連接線d連接；所述連接線c一端于所述真空電極饋入法蘭處與所述連接線a連接，另一端與常開式微歐表連接；所述連接線d一端于所述真空電極饋入法蘭處與所述連接線b連接，另一端與常開式微歐表連接。
7、進一步的，所述的金屬鋰粉的的純度>99.9%，粉末直徑~44μm，密度0.353?g/cm3，熔點180.5℃，其電阻率為8.6?μω·cm。利用金屬鋰粉本身自帶的導電性能，構建一個連通的回路，當金屬鋰粉末消耗至標定線位置時，回路斷開。
8、進一步的，所述的粉末腔室為裝載金屬鋰粉的不銹鋼腔室，其直徑73mm，高80mm圓柱形腔室，腔室頂部環向均勻排布4個直徑16mm的圓孔，用于向腔室內裝載金屬鋰粉。
9、進一步的，所述的真空腔室為直徑100mm，高150mm圓柱形腔室。腔室頂部安裝有兩個直徑16mm的玻璃觀察窗，用于觀察粉末狀態。
10、進一步的，腔室側壁上開設一個直徑16mm的真空抽氣口實現真空抽氣。
11、進一步的，所述的真空電極饋口法蘭為直徑35mm的刀口密封法蘭，漏率<1.0×10-10?pa·m3/s，滿足真空腔室超高真空的需求。
12、進一步的，所述的常開式微歐表測量精度為0.1μω，量程為0-1mω。
13、一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的方法，如下所述：利用金屬鋰粉本身自帶的導電性能，使金屬鋰粉、粉末腔室和位于真空腔室外的常開式微歐表形成連通的回路，當金屬鋰粉末消耗至標定線位置時，回路斷開，通過位于真空腔室外的常開式微歐表上的電阻值判定粉末腔室內的金屬鋰粉含量有沒有下降至標定位置。
14、有益效果：
15、本專利技術提供了一種簡單、經濟、有效地測量真空粉末腔室內金屬鋰粉含量的測量系統，可以有效判定真空粉末腔室內金屬鋰粉的含量，為聚變裝置開展金屬鋰粉實時注入提供穩定可靠的粉末監測系統，解決金屬鋰粉在真空腔室內難以監測其含量的難題。
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1.一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：包括粉末腔室、真空腔室和測量電路；
2.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的金屬鋰粉的的純度>99.9%，粉末直徑~44μm，密度0.353?g/cm3，熔點180.5℃，其電阻率為8.6?μΩ·cm。
3.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的粉末腔室為裝載金屬鋰粉的不銹鋼腔室，其直徑73mm，高80mm圓柱形腔室，腔室頂部環向均勻排布4個直徑16mm的圓孔，用于向腔室內裝載金屬鋰粉。
4.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的真空腔室為直徑100mm，高150mm圓柱形腔室，腔室頂部安裝有兩個直徑16mm的玻璃觀察窗，用于觀察金屬鋰粉狀態。
5.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：腔室側壁上開設一個直徑16mm的真空抽氣口實現真空抽氣。
6.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉
7.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的常開式微歐表測量精度為0.1μΩ，量程為0-1mΩ。
8.一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的方法，其特征在于：利用金屬鋰粉本身自帶的導電性能，使金屬鋰粉、粉末腔室和位于真空腔室外的常開式微歐表形成連通的回路，當金屬鋰粉末消耗至標定線位置時，回路斷開，通過位于真空腔室外的常開式微歐表上的電阻值判定粉末腔室內的金屬鋰粉含量有沒有下降至標定位置。
...【技術特征摘要】
1.一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：包括粉末腔室、真空腔室和測量電路；
2.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的金屬鋰粉的的純度>99.9%，粉末直徑~44μm，密度0.353?g/cm3，熔點180.5℃，其電阻率為8.6?μω·cm。
3.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的粉末腔室為裝載金屬鋰粉的不銹鋼腔室，其直徑73mm，高80mm圓柱形腔室，腔室頂部環向均勻排布4個直徑16mm的圓孔，用于向腔室內裝載金屬鋰粉。
4.根據權利要求1所述的一種用于聚變裝置中測量金屬鋰粉含量的系統，其特征在于：所述的真空腔室為直徑100mm，高150mm圓柱形腔室，腔室頂部安裝有兩個直徑16mm的玻璃觀察窗，用于觀察金屬鋰粉狀態。
...【專利技術屬性】
技術研發人員：徐偉，汪哲，孫震，孟獻才，黃明，
申請(專利權)人：合肥綜合性國家科學中心能源研究院安徽省能源實驗室，
類型：發明
國別省市：
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