彈丸氣體分配系統(tǒng)的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及一種氣體分配系統(tǒng)，尤其涉及到核聚變領(lǐng)域中用于彈丸注入實(shí)驗(yàn)的固態(tài)小丸的丸料氣體以及推進(jìn)氣體分配的氣體分配系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
彈丸注入指的是把由氫氣或者其同位素冷凍成的毫米量級(jí)的固態(tài)小丸注入到聚變等離子體中。彈丸注入實(shí)驗(yàn)不但被用于等離子體加料，同時(shí)也被用于邊緣局域模（ELM）的控制和緩解、從低約束運(yùn)行模式（Lmode）到高約束運(yùn)行模式(Hmode)轉(zhuǎn)換閾值的降低以及臺(tái)基區(qū)物理等國際聚變界前沿課題的研究。丸料氣體的供應(yīng)直接決定了彈丸的質(zhì)量；用于彈丸加速的推進(jìn)氣體（一般采用高壓高純氦氣）的供應(yīng)決定了彈丸的速度，也就決定了彈丸的沉積位置。在以往的實(shí)驗(yàn)中，丸料氣體的供應(yīng)直接通過一個(gè)電磁閥門連接到高純氫（氘）氣罐上，開啟閥門一段時(shí)間（靠經(jīng)驗(yàn)所得）后再關(guān)閉閥門，即完成供氣。這樣的方式本身就很粗略，冷凍出來的彈丸質(zhì)量不能得到很好的保證；彈丸推進(jìn)氣體的供應(yīng)也是直接通過一個(gè)減壓閥門和高壓氦氣罐連接即可，簡單調(diào)節(jié)減壓閥得到一定輸出壓力后，就完成了推進(jìn)氣的供應(yīng)。這樣的方式導(dǎo)致氣壓不夠穩(wěn)定，從而對(duì)于多發(fā)彈丸的速度不能很好的控制?；谝陨系脑颍斜匾兄埔惶讖椡铓怏w分配系統(tǒng)，能夠?qū)ν枇蠚怏w和彈丸推進(jìn)氣體進(jìn)行精密的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一套彈丸氣體分配系統(tǒng)，從而能夠?qū)椡柰枇蠚夂屯七M(jìn)氣進(jìn)行精密的控制，為開展核聚變裝置上的彈丸注入實(shí)驗(yàn)提供保障。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明彈丸氣體分配系統(tǒng)，包括彈丸丸料氣供應(yīng) 管路、彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路、抽氣泵組、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；彈丸丸料氣供應(yīng)管路通過抽氣泵組與彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路連通，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與彈丸丸料氣供應(yīng)管路、彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路之間均連接。彈丸丸料氣供應(yīng)管路包括依次連通的氫氣發(fā)生器、毛細(xì)管件三、電動(dòng)閥門三、穩(wěn)壓罐二、壓力表二、三通管件三、電動(dòng)閥門一、彈丸制備器丸料氣進(jìn)口；彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路包括依次連通的高壓氦氣罐、減壓閥門、毛細(xì)管件一、氣動(dòng)閥門一、三通管件一、壓力表一、穩(wěn)壓罐一、電磁快閥；三通管件三通過電動(dòng)閥門二與三通管件二連通；三通管件一依次通過毛細(xì)管件二、氣動(dòng)閥門二與三通管件二連通；三通管件二與抽氣泵組連通；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與壓力表、電動(dòng)閥門、氣動(dòng)閥門均相連。所述的毛細(xì)管件的內(nèi)徑均為0.2mm。所述的穩(wěn)壓罐二和穩(wěn)壓罐一的體積分別為0.1升和0.3升。本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：本發(fā)明的彈丸氣體分配系統(tǒng)可以精確地控制彈丸丸料氣和推進(jìn)氣的供應(yīng)和抽除，且氣壓穩(wěn)定，為制備和加速核聚變裝置上彈丸注入實(shí)驗(yàn)所需的高質(zhì)量、速度可調(diào)的固態(tài)小丸提供保障。采用本發(fā)明的彈丸氣體分配系統(tǒng)，其氫氣發(fā)生器所產(chǎn)出的丸料氣體的純度高達(dá)99.9999%。附圖說明圖1為本發(fā)明所提供的一種彈丸氣體分配系統(tǒng)的示意圖。圖2為本發(fā)明所提供的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與壓力表和電動(dòng)閥門、氣動(dòng)閥門連接示意圖。圖中：1為電磁快閥，2為穩(wěn)壓罐一，3為壓力表一，4為三通管件一，5為氣動(dòng)閥門一，6為毛細(xì)管件一，7為減壓閥，8為高壓氦氣罐，9為毛細(xì)管件二，10為氣動(dòng)閥門二，11為三通管件二，12為電動(dòng)閥門二，13為彈丸制備器丸料氣進(jìn)口，14為電動(dòng)閥門一，15為三通管件三，16為壓力表二，17 為穩(wěn)壓罐一，18為電動(dòng)閥門三，19為毛細(xì)管件三，20為氫氣發(fā)生器，21為抽氣泵組，22為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。本發(fā)明所提供的一種彈丸氣體分配系統(tǒng)包括彈丸丸料氣供應(yīng)管路、彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路、抽氣泵組21、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22；彈丸丸料氣供應(yīng)管路包括依次連通的氫氣發(fā)生器20、毛細(xì)管件三19、電動(dòng)閥門三18、穩(wěn)壓罐二17、壓力表二16、三通管件三15、電動(dòng)閥門一14、彈丸制備器丸料氣進(jìn)口13。氫氣發(fā)生器20的出口與毛細(xì)管件三19的一端通過管路連通，毛細(xì)管件三19的另一端與電動(dòng)閥門三18的輸入端通過管路連通，電動(dòng)閥門三18的輸出端與穩(wěn)壓罐二17的進(jìn)氣口通過管路連通，穩(wěn)壓罐二17的出氣口與三通管件三15的第一端通過管路連通，穩(wěn)壓罐二17的出氣口與三通管件三15之間的管路上設(shè)有壓力表二16，三通管件三15的第二端與電動(dòng)閥門一14的輸入端通過管路連通，電動(dòng)閥門一14的輸出端與彈丸制備器丸料氣進(jìn)口13通過管路連通。彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路包括依次連通的高壓氦氣罐8、減壓閥門7、毛細(xì)管件一6、氣動(dòng)閥門一5、三通管件一4、壓力表一3、穩(wěn)壓罐一2、電磁快閥1。高壓氦氣罐8頂部的球閥與減壓閥門7的輸入端通過管路連通，減壓閥門7的輸出端與毛細(xì)管件一6的一端通過管路連通，毛細(xì)管件一6的另一端與氣動(dòng)閥門一5的輸入端通過管路連通，氣動(dòng)閥門一5的輸出端與三通管件一4的第一端通過管路連通，三通管件一4的第二端與穩(wěn)壓罐一2的進(jìn)氣口通過管路連通，三通管件一4的第二端與穩(wěn)壓罐一2的進(jìn)氣口之間的管路上設(shè)有壓力表一3。穩(wěn)壓罐一2的出氣口與電磁快閥1的輸入端通過管路連通。三通管件三15的第三端與電動(dòng)閥門二12的輸入端通過管路連通，電動(dòng)閥門二12的輸出端與三通管件二11的第一端通過管路連通。三通管件一4的第三端與毛細(xì)管件二9的輸入端通過管路連通，毛細(xì)管件二9的的輸出端與氣動(dòng)閥門二10的輸入端通過管路連通，氣動(dòng)閥門二10的輸出端與三通管件二11的第二端通過管路連通。三通管件二11的第三端與抽氣泵組21通過管路連通；彈丸丸料氣供應(yīng)管路和彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路共用一個(gè)抽氣泵組21，抽氣泵組21的作用是把多余的丸料氣和彈丸推進(jìn)氣體抽除，以實(shí)現(xiàn)兩者的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22與壓力表一3、壓力表二16、電動(dòng)閥門二12、電動(dòng)閥門一14、電動(dòng)閥門三18、氣動(dòng)閥門一5、氣動(dòng)閥門二10均通過電線相連。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22由可編程控制器（PLC）、計(jì)算機(jī)組成，可編程控制器（PLC）與計(jì)算機(jī)之間通過電線相連，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22用于對(duì)丸料氣以及彈丸推進(jìn)氣體壓力的設(shè)定/檢測(cè)、控制電動(dòng)閥門（12,14,18）/氣動(dòng)閥門（5,10）的開與關(guān)。毛細(xì)管件6、9、19的內(nèi)徑均為0.2mm，毛細(xì)管件6、9、19均用于控制氣體的流量。穩(wěn)壓罐二17和穩(wěn)壓罐一2的體積分別為0.1升和0.3升，這樣可以分別對(duì)彈丸丸料氣和推進(jìn)氣進(jìn)行很好的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)。本發(fā)明所提供的一種彈丸氣體分配系統(tǒng)的工作原理如下：首先，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出“關(guān)閉”信號(hào)給所有電動(dòng)閥門12,14,18和氣動(dòng)閥門5,10。在彈丸制備開始前，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22的人機(jī)界面設(shè)定彈丸丸料氣的送氣壓力，同時(shí)通過可編程控制器（PLC）輸出控制信號(hào)，打開電動(dòng)閥門三18，從氫氣發(fā)生器20產(chǎn)生的高純丸料氣，將依次通過毛細(xì)管件三19、電動(dòng)閥門三18慢慢充滿穩(wěn)壓罐二17以及穩(wěn)壓罐二17與電動(dòng)閥門二12、電動(dòng)閥門一14相連接的所有管路，直到整個(gè)彈丸丸料氣供應(yīng)管路中的壓力達(dá)到平衡狀態(tài)。壓力表二16的信號(hào)通過可編程控制器（PLC）輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22，并與彈丸丸料氣的設(shè)定壓力進(jìn)行比較，當(dāng)壓力表二16的讀數(shù)大于丸料氣設(shè)定壓力時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出“打開”信號(hào)給電動(dòng)閥門二12，則多余的丸料氣體 將通過抽氣泵組21抽除；當(dāng)壓力表二16的讀數(shù)等于丸料氣設(shè)定壓力時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出“關(guān)閉”信號(hào)給電動(dòng)閥門二12，此時(shí)彈丸丸料氣供應(yīng)準(zhǔn)備過程結(jié)束。當(dāng)彈丸制備正式開始時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出“打開”信號(hào)給電動(dòng)閥門一14，彈丸丸料氣將通過電動(dòng)閥門一14的輸出端與彈丸制備器丸料氣進(jìn)口13的連接管路進(jìn)入彈丸制備器，開始彈丸的制備。在彈丸制備的同時(shí)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22的人機(jī)界面設(shè)定彈丸推進(jìn)氣的送氣壓力，同時(shí)通過可編程控制器（PLC）輸出“打開”信號(hào)給氣動(dòng)閥門一5，從高壓氦氣罐8輸出的推進(jìn)氣，將依次通過減壓閥門7、毛細(xì)管件一6、氣動(dòng)閥門一5、三通管件一4慢慢充滿穩(wěn)壓罐一2以及三通管件一4與毛細(xì)管件二9和氣動(dòng)閥門10之間的連接管路，直到整個(gè)彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)管路中的壓力達(dá)到平衡狀態(tài)。壓力表一3的信號(hào)通過可編程控制器（PLC）輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22，并與彈丸推進(jìn)氣的設(shè)定壓力進(jìn)行比較，當(dāng)壓力表一3的讀數(shù)大于推進(jìn)氣設(shè)定壓力時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出“打開”信號(hào)給氣動(dòng)閥門二10，則多余的推進(jìn)氣體將通過抽氣泵組21抽除；當(dāng)壓力表一3的讀數(shù)等于推進(jìn)氣設(shè)定壓力時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出“關(guān)閉”信號(hào)給氣動(dòng)閥門二10，此時(shí)彈丸推進(jìn)氣供應(yīng)準(zhǔn)備過程結(jié)束。當(dāng)彈丸發(fā)射時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)22發(fā)出控制信號(hào)給電磁快閥1，彈丸將被推動(dòng)氣體加速到需要的速度。上面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。本發(fā)明中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容均可以采用現(xiàn)有技術(shù)。