HL-2M 装置初始等离子体放电阶段的直流辉光放电清洗系统研制

基于 HL-2M 托卡马克初始等离子体放电的工程需求,设计并研制了直流辉光放电清洗系统,包括电 极、馈线、电源、控制以及监测等关键部件和辅助子系统。研制完成后开展了系统装配和工程调试,并投入到首 次等离子体放电。实验结果表明,该直流辉光放电系统运行稳定、可靠,且此辉光放电清洗显著降低了真空室本 底杂质浓度,能满足 HL-2M 装置初始等离子体放电的壁条件需求。     

HL-1M装置氦辉光放电清洗的清除率研究

通过对ＨＬ－１Ｍ装置的氦直流辉光放电清洗（Ｈｅ－ＧＤＣ）的放电特点和清除率的研究，发现环形真空室的对称性导致与阳极截面对称的区域的场强很弱，使其阴极位降区的厚度远大于氦离子的平均自由程，严重影响清除率，因此提出采用多电极不对称阳极电位的辉光放电来提高清除率；同时发现，辉光放电清洗使氢分压比托卡马克放电的送氢压强低一个量级以上，才能重复进行好的有辅助加料的托卡马克放电。     

HL—1M托卡马克装置的DC辉光放电清洗

本文简要叙述了ＨＬ－１Ｍ的ＤＣ辉光放电清洗技术和放电结果。实验表明，类似ＨＬ－１Ｍ托卡马克装置的真空室，经过烘烤，Ｔａｙｌｏｒ放电和ＤＣ放电清洗后，有可能得到高品质的等离子体。     

预试环中H_2及掺杂甲烷的辉光放电清洗

本文给出了在预试环中产生和维持辉光放电的基本参数、氢气(H_2)及氢气掺杂甲烷(H_2/CH_4)辉光放电清洗过程中的质谱分析结果以及氢气辉光放电清洗处理后的样品表面SIMS(二次离子质谱)结果,并进行了讨论。     

HL—M装置氦辉光放电清洗的清除率研究

通过对ＨＬ－１Ｍ装置的氦直流辉光放电清洗（Ｈｅ－ＧＤＣ）的放电特点和清除率的研究，发现环形真空室的对称性导致与阳性截面对称的区域的场强很弱，使其阴极位降区的厚度大于氦离子的平均自由程，严重影响清除率，因此提出了要用多电极不对称阳极电位的辉光放电来提高清除率，同时发现，辉光放电清洗使氢分压比托马克放电的送氢代压强代一个量级上，才能重复进行好的有辅助加料的托卡马放电。     

间隙绝缘电极辉光放电实验观察

实验研究了ITER H2/He辉光放电壁处理(GDC)系统的电极合理的间隙绝缘参数及标定辉光过程中沉积在电极头部的热负载.进行了H2/He击穿电压特性试验,在ITER GDC预期的壁离子电流密度条件下研究了H2/He辉光放电电压和试验电极上热负荷与压强的关系、试验电极启辉耐受特性、试验电极温度与热负荷的关系以及在不同区...     

H_2辉光放电清洗时轰击器壁的离子能量测量与分析

一、引言 辉光放电是清洗锻炼环流器真空室器壁的有效手段。H_2辉光放电时,氢离子轰击器壁与器壁中的C和O发生化学反应,生成CH_4,H_2O等气体;同时,这些离子提供能量使得吸附在器壁表面的杂质气体脱附,从而被泵出真空室外,达到清洗锻炼的目的。由于辉光放电时,离子轰击的能量较高,会引起一定的溅射沉积。我们在模拟真空室(六通装置)进行了辉光放电,对各种参数下的离子能量进行了测量,从中找出了离子能量与极间电压(阳极与器壁之间的电压)、放电电流、以及气压、离子流密度之间的某些关系。     

辉光放电等离子体三维电流的理论分析

对辉光放电等离子体的稳态电流在三维空间的分布情形用解析表达式算出结果,从而展示了电流的连续性和理论的自洽性,对其他理论模型的弱点和其结果中的局限性也作了分析和讨论。本结果对研究低温等离子体可能具有重要意义。 关键词：     

HL-1装置放电清洗系统和实验

本文描述了HL-1装置的泰勒放电清洗系统和其清除氧、碳等轻杂质的能力。研究了水分压强的某些特性及其同充氢气压、等离子体电流(电子温度)、电子密度的关系。从而找到了HL-1装置的泰勒放电清洗最佳运行参数。     

等离子体电极电光开关大面积辉光放电的产生及其特性

在电光开关的晶体两侧,用辉光放电产生的高电导率透明等离子体作为施加开关脉冲电压的电极,可大大增加开关的通光口径。利用设计建造的一个80mm×80mm口径的等离子体电极电光开关,研究了用于电光开关中的大面积辉光放电的产生方法及放电特性。描述了等离子体电极普克尔盒的结构、放电室和电极的几何尺寸、放电电路及其参数,实验观测了预电离和工作气压对放电的影响。     

用于辉光放电清洗的LCC谐振变换器仿真

针对辉光放电清洗系统中气体击穿之后对电源的恒流要求,提出用LCC谐振变换器的新方案,以改进辉光放电清洗电源方案,增加电源方案储备。利用软件工具选取参数范围、辅助理解拓扑特性以及验证方案。分析了LCC传递函数中主要参数品质因数QL和串并联电容比A对电路增益以及谐振器件应力的影响,设计了合理的参数取值。根据参数取值,利用MATLAB仿真表明,电源的闭环仿真输出达到额定值,LCC拓扑能满足辉光放电清洗电源的参数要求。LCC谐振变换器的电流归一化曲线表现出良好的恒流特性,适合设计成电流源。     

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建立了烘烤出气和辉光放电清洗(GDC)出气的物理模型,研究了装置器壁的烘烤出气和辉光放电清洗出气特点.烘烤出气是体出气,出气过程满足扩散方程;GDC出气是溅射脱附过程,它主要是器壁表面的溅射诱导出气.由此分析了HL-1M装置的烘烤出气和辉光放电清洗出气特点,得出了一些经验公式.     

HL-2M 初始放电位形及波形设计

利用 EFIT 设计了可用于 HL-2M 初始放电的圆截面限制器位形以及偏滤器位形;设计了满足放电击 穿条件要求(零场区域平均杂散磁场应不超过 20G)的零场位形。综合分析放电过程伏秒数消耗及真空室涡流的影 响,使用 PF8 线圈电流补偿真空室涡流产生的杂散磁场,设计了等离子体电流 200kA 的限制器位形及偏滤器位形 的自洽的放电波形。将该放电波形作为放电调试的参考波形,成功实现了限制器位形的初始放电实验。      

氩直流辉光放电等离子体中电子运动及能量的模拟

采用自动调节时间步长的蒙特卡罗模拟,对平行板放电系统中的氩气直流辉光放电系统中的等离子体区内电子的运动过程进行了跟踪和抽样。统计结果表明:在我们的实验条件下,等离子体中的电子在电场作用下出现明显的轴向漂移;在40000次抽样中,出现能量为E的电子数目随能量E增大呈下降趋势,场强增大将引起能量分布展宽和电子平均能量增加;即使场强达到15V·cm-1,等离子体激发和电离仍是很少的;场强和气压都能明显改变电子的平均自由程。     

HL-2M 装置磁测量系统设计及初始放电实验结果

介绍了 HL-2M 装置上满足等离子体放电的磁测量系统的物理设计,主要包括磁探针、磁通环以及 电流测量系统的设计。通过 HL-2M 装置典型的放电位形参数对磁探针的极向布局、有效面积,磁通环的极向布 局以及测量等离子体电流的罗氏圈互感值进行了初步设计。目前,HL-2M 装置已经完成初始等离子体放电。各个 子系统均能达到其测量目标。      

等电位辉光放电电子温度的光谱测量与计算

用SII- IV 型全息凹面光栅单色仪对各种工艺参数条件下双层辉光等电位放电的发射光谱的相对强度进行了测量, 获得一系列光谱谱线。通过对玻尔兹曼方程式的计算, 得到了不同工艺条件下等离子放电时的电子温度。分析了工件电压、工作气压对电子温度的影响。结果表明: 在本工艺条件下, 电子温度随着工件电压的升高, 先减小后增大, 然后又减小, 并随着工作气压的增大而单调增大。工作气压的变化较工件电压的变化对电子温度的影响大。     

Simultaneous hydrodynamic cavitation and glow plasma discharge for the degradation of metronidazole in drinking water

In this study, a novel hydrodynamic cavitation unit combined with a glow plasma discharge system (HC-GPD) was proposed for the degradation of pharmaceutical compounds in drinking water. Metronidazole (MNZ), a commonly used broad-spectrum antibiotic, was selected to demonstrate the potential of the proposed system. Cavitation bubbles generated by hydrodynamic cavitation (HC) can provide a pathway for charge conduction during glow plasma discharge (GPD). The synergistic effect between HC and GPD promotes the production of hydroxyl radicals, emission of UV light, and shock waves for MNZ degradation. Sonochemical dosimetry provided information on the enhanced formation of hydroxyl radicals during glow plasma discharge compared to hydrodynamic cavitation alone. Experimental results showed a MNZ degradation of 14% in 15 min for the HC alone (solution initially containing 300 × 10⁻⁶ mol L⁻¹ MNZ). In experiments with the HC-GPD system, MNZ degradation of 90% in 15 min was detected. No significant differences were observed in MNZ degradation in acidic and alkaline solutions. MNZ degradation was also studied in the presence of inorganic anions. Experimental results showed that the system is suitable for the treatment of solutions with conductivity up to 1500 × 10⁻⁶ S cm⁻¹. The results of sonochemical dosimetry showed the formation of oxidant species of 0.15 × 10⁻³ mol H₂O₂ L⁻¹ in the HC system after 15 min. For the HC-GPD system, the concentration of oxidant species after 15 min reached 13 × 10⁻³ mol H₂O₂ L⁻¹. Based on these results, the potential of combining HC and GPD systems for water treatment was demonstrated. The present work provided useful information on the synergistic effect between hydrodynamic cavitation and glow plasma discharge and their application for the degradation of antibiotics in drinking water.     

Optical emission analysis of solid samples by decoupled sputtering/excitation using a low fluence laser synchronized with a pulsed glow discharge

The use of a microsecond-pulsed glow discharge, synchronized with an ablation laser operating under breakdown fluence, assists in the excitation of the ablated material generated during the analysis. With the glow discharge operating in pulsed mode, it is possible to synchronize accurately both sources to maximize the signal. Additionally, both sources can be independently adjusted to optimize the sample removal and its excitation. By means of the decoupling approach, typical laser energies required for detectable emission signals can effectively be lowered below the excitation and ionization thresholds of the analyte to those required solely for ablation of the sample surface. Under these conditions, the laser represents an advantageous mode to transform solid samples into gas phase that will be efficiently excited by the glow discharge. The advantage of the combination of the techniques has been demonstrated in alloyed samples (Cr/Fe and brass) where a net enhancement in the analytes signals even under sub-threshold and sub-sputtering conditions occur.     

HL-2M装置偏滤器冷却系统设计与分析

建立了HL-2M装置偏滤器水冷流道的等效三维模型,模拟分析了冷却水系统负载的温度和压降.构建了冷却系统的一维流体模型,分析了冷却系统工程设计的水力参数,并与模拟结果进行了比较,结果符合得较好.