本发明专利技术公开了一种原位冷凝弹丸的制备装置和方法，属于原位冷凝弹丸制备设备技术领域。本发明专利技术包括弹丸冷凝组件、弹丸脱离组件和弹丸发射组件，所述弹丸冷凝组件套设在冷凝枪管上，用于将冷凝枪管内气体冷凝成弹丸；所述弹丸发射组件设置在冷凝枪管的入口，用于加速发射弹丸；所述弹丸脱离组件包括旋转切割单元，设置在弹丸的外侧，用于切割弹丸，将弹丸与冷凝枪管分离；还包括切割驱动单元，用于驱动旋转切割单元进行旋转。本发明专利技术的主要用途是使弹丸与冷凝枪管快速原位脱离，之后再进行弹丸的加速，能够在破裂缓解要求的时间内向核聚变中注入等离子体。中注入等离子体。中注入等离子体。
【技术实现步骤摘要】
一种原位冷凝弹丸的制备装置和方法
[0001]本专利技术涉及原位冷凝弹丸制备设备
，更具体地说，涉及一种原位冷凝弹丸的制备装置和方法。
技术介绍
[0002]能源问题是人类生存发展需要研究的重要课题，找到安全高效的能源对于人类社会来说意义重大。可控核聚变是20世纪以来人们对于解决能源问题寄予希望最大的技术，因为其具有原料在自然界中储量丰富，且产能高，对环境的污染较小等诸多优点。基于托卡马克的磁约束核聚变装置是最有可能首先实现聚变能商业化的途径。然而在托卡马克装置的等离子体实验中，因为等离子体的不稳定因素太多，时常会导致等离子体破裂的发生。等离子体破裂的后果十分严重，会直接影响托卡马卡装置的运行，严重降低该装置的寿命。
[0003]经过长期的研究与实验，可以通过向等离子体中注入大量杂质粒子的手段来对等离子体破裂造成的危害进行缓解。目前，国内外主要的托卡马克装置的破裂缓解主要采用两种方式：大量气体注入(MGI)和散裂弹丸注入(SPI)。MGI在小型托卡马克装置上运用时，可以达到预期效果，但用于大型装置时，大量的气体杂质会因为扩散作用而在等离子体边界沉积，无法深入芯部。相比之下，SPI注入是通过将杂质气体冷却成冰，然后通过气体将其在注入管道内加速到一定的速度，在注入管道的尾端布置散裂结构，实现高速弹丸的碎片化，进入等离子体。SPI注入的粒子受到扩散作用的影响小，气体可以深入等离子体芯部，这对热猝灭(TQ)阶段的热能有更好的耗散，并且能更有效地抑制逃逸种子的形成。此外，SPI系统已经作为托卡马卡装置目前已经确定的主要破裂缓解方式之一。
[0004]然而，聚变装置破裂的时间尺度在几十毫秒量级，如何在收到破裂预警信号后快速将散裂弹丸注入等离子体进而缓解破裂的影响，是SPI研究的关键技术难题。由于原位冷凝形成弹丸时弹丸与冷凝枪管之间具有很高的粘附力，弹丸加速发射之前，要先将弹丸与冷凝枪管脱离，才能对弹丸进行快速发射。传统的SPI系统通常采取两种方式实现弹丸的脱离，一种是通过局部高的热脉冲来消融冷凝枪管与弹丸之间的冰层，进而减弱二者之间的粘附力，但是这种设计因为冰层消融需要的时间较长，无法满足破裂缓解要求的时间尺度。
[0005]另外一种是通过撞针的结构，沿径向切割或撞击弹丸，直接使弹丸脱离。如中国专利CN103903653A，公开了一种活塞式挤压弹丸制备装置，包括挤压器；挤压器上设置丸料气输入管，该丸料气输入管联通到挤压器的活塞末端，在活塞型挤压杆的末端设有供弹丸冰柱临时放置的空腔，在空腔的末端设置横向管道，在该横向管道中设置切割器，该切割器的运动受外部的切割器电磁线圈的控制，从而使弹丸与冷凝枪管脱离。但该方案在切割弹丸脱离枪管时，可能会导致弹丸与冷凝的位置错开，从而缩短推进气体在枪管内加速弹丸的长度，严重影响弹丸加速的能力。
技术实现思路
[0006]1.专利技术要解决的技术问题
[0007]针对现有技术中的至少一些问题，本专利技术提供一种原位冷凝弹丸的制备装置和方法，采用切割管旋转切割的方式，使弹丸与冷凝枪管快速原位脱离，之后再进行弹丸的加速，能够在破裂缓解要求的时间内向核聚变中注入等离子体。
[0008]2.技术方案
[0009]为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：
[0010]一种原位冷凝弹丸的制备装置，包括弹丸冷凝组件、弹丸脱离组件和弹丸发射组件，所述弹丸冷凝组件套设在冷凝枪管上，用于将冷凝枪管内气体冷凝成弹丸；所述弹丸发射组件设置在冷凝枪管的入口，用于加速发射弹丸；所述弹丸脱离组件包括旋转切割单元，设置在弹丸的外侧，用于切割弹丸，将弹丸与冷凝枪管分离；还包括切割驱动单元，用于驱动旋转切割单元进行旋转。
[0011]进一步，所述切割驱动单元包括螺旋线圈和金属块，所述螺旋线圈连接在冷凝枪管上，所述金属块连接在旋转切割单元上，所述螺旋线圈和金属块位置相对，所述螺旋线圈通电后产生磁场并和金属块相互作用，驱动旋转切割单元转动。
[0012]进一步，所述旋转切割单元为切割管，所述切割管包括连通在一起的切割部和管体部，所述切割部位于弹丸的冷凝处，所述管体部位于切割部的两端；所述切割部包括两端连接管体部的切割片，所述切割片间隔分布。
[0013]进一步，所述切割驱动单元还包括由法兰端盖、腔室端盖和腔室侧壁形成的腔室，所述螺旋线圈和金属块均位于腔室内，所述腔室侧壁内侧设置与切割管平行的线圈安装板，所述螺旋线圈安装在线圈安装板上，所述管体部上设置与切割管平行的方形板，所述金属块安装在方形板上；所述线圈安装板与方形板位置相对，所述螺旋线圈与金属块位置相对。
[0014]进一步，每个所述切割驱动单元包括两组位置相对的螺旋线圈与金属块，且所述两组位置相对的螺旋线圈与金属块相对于切割管中心线中心对称设置。
[0015]进一步，所述切割驱动单元连接在冷凝枪管的两端，并且相对弹丸对称设置；所述冷凝枪管的两端还设有进气管和发射管，所述法兰端盖套接安装在进气管和发射管靠近冷凝枪管的一端，所述腔室侧壁套接安装在冷凝枪管的两端，所述法兰端盖和腔室端盖通过螺栓连接在一起。
[0016]进一步，所述切割驱动单元还包括复位单元，所述复位单元包括侧板、安装在侧板上的转轴和一端连接在转轴上的细绳，所述侧板与线圈安装板连接，并位于远离螺旋线圈的一侧，所述转轴的另一端连接驱动电机，所述线圈安装板上设有通孔，所述细绳另一端穿过通孔连接在金属块上。
[0017]本专利技术还提供一种原位冷凝弹丸的制备方法，采用所述的一种原位冷凝弹丸的制备装置，弹丸冷凝组件冷凝成弹丸后，向螺旋线圈通入变化的电流，螺旋线圈与金属块相互作用，驱动切割管旋转，带动切割管上的切割片转动切割弹丸，使弹丸与冷凝枪管分离，之后通过弹丸发射组件将弹丸进行发射。
[0018]进一步，每个所述切割片转动角度小于180
°
。
[0019]进一步，每次切割弹丸后，复位单元中的驱动电机带动转轴转动，使细绳收回缠绕到转轴上，从而使金属块恢复到与螺旋线圈相对的位置。
[0020]3.有益效果
[0021]采用本专利技术提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
[0022](1)本专利技术的一种原位冷凝弹丸的制备装置和方法，弹丸脱离组件中的切割驱动单元驱动旋转切割单元旋转切割弹丸，其包括螺旋线圈和金属块，每一组中的螺旋线圈和金属块的设置位置面对面相对，通过螺旋线圈通电后和金属块相互作用，用于驱动切割管转动，并切割弹丸，使弹丸在其冷凝的位置之处与冷凝枪管脱离，有效避免弹丸离开其冷凝的位置，缩短了弹丸的加速行程。
[0023](2)本专利技术的一种原位冷凝弹丸的制备装置和方法，旋转切割单元为切割管，切割管包括切割部和管体部，切割部位于成弹丸冷凝处，切割部包括切割片，切割片间隔设置，间隔的位置镂空，弹丸在此处冷凝时，在镂空处弹丸与冷凝枪管接触，使切割刀随切割管旋转时，切割刀能够有效切割弹丸，避免弹丸与切割管一起转动。
[0024](3)本专利技术的一种原位冷凝弹丸的制备装本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种原位冷凝弹丸的制备装置，包括弹丸冷凝组件、弹丸脱离组件和弹丸发射组件，所述弹丸冷凝组件套设在冷凝枪管(20)上，用于将冷凝枪管(20)内气体冷凝成弹丸(50)；所述弹丸发射组件设置在冷凝枪管(20)的入口，用于加速发射弹丸(50)；其特征在于，所述弹丸脱离组件包括旋转切割单元，旋转切割单元设置在弹丸(50)的外侧，用于切割弹丸(50)，将弹丸(50)与冷凝枪管(20)分离；还包括切割驱动单元(10)，用于驱动旋转切割单元进行旋转。2.根据权利要求1所述的一种原位冷凝弹丸的制备装置，其特征在于：所述切割驱动单元(10)包括螺旋线圈(15)和金属块(16)，所述螺旋线圈(15)连接在冷凝枪管(20)上，所述金属块(16)连接在旋转切割单元上，所述螺旋线圈(15)和金属块(16)位置相对，所述螺旋线圈(15)通电后产生磁场并和金属块(16)相互作用，驱动旋转切割单元转动。3.根据权利要求2所述的一种原位冷凝弹丸的制备装置，其特征在于：所述旋转切割单元为切割管(30)，所述切割管(30)包括连通在一起的切割部(301)和管体部(302)，所述切割部(301)位于弹丸(50)的冷凝处，所述管体部(302)位于切割部(301)的两端；所述切割部(301)包括两端连接管体部(302)的切割片，所述切割片间隔分布。4.根据权利要求3所述的一种原位冷凝弹丸的制备装置，其特征在于：所述切割驱动单元(10)还包括由法兰端盖(11)、腔室端盖(12)和腔室侧壁(13)形成的腔室，所述螺旋线圈(15)和金属块(16)均位于腔室内，所述腔室侧壁(13)内侧设置与切割管(30)平行的线圈安装板(14)，所述螺旋线圈(15)安装在线圈安装板(14)上，所述管体部(302)上设置与切割管(30)平行的方形板(17)，所述金属块(16)安装在方形板(17)上；所述线圈安装板(14)与方形板(17)位置相对，使所述螺旋线圈(15)与金属块(16)位置相对。5.根据权利要求4所述的一种原位冷凝弹丸的制备装置，其特征在于：每个所述切割驱动单元(10)包括两组位置相对的螺旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：左桂忠，黎立，元京升，赵胜波，胡建生，黄明，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。