本技术介绍了一种适用于SCU-PSI等离子体直线装置的三探针诊断系统及其动态诊断技术,属于等离子体技术领域。该系统基于三探针理论构建,涵盖三针配置、电路设计和数据采集等关键组成部分。
背景技术
作为未来聚变堆面向等离子体候选材料,液态锂作为面向等离子体材料主要有以下优点:(1)锂是低Z材料,与等离子体具有良好的相容性;(2)液态锂能承受高达50MW/m2
的热负荷;(3)流动的液态锂具有自我修复功能;(4)循环的液态锂不断流动带出热量,不仅能有效地保护它后面的高Z固体壁,而且可有效避免Z杂质污染芯部等离子体;(5)少量溅射、蒸发出来的锂原子即使进入芯部等离子体可起到自动加料的作用。研究表明,液态锂在高密度D2
/T2
/He等离子体辐照下,会持续蒸发、输运、蒸气云形成及再沉淀。由于朗缪尔单、双探针需要重复加载偏压诊断等离子体特性时变性,而朗缪尔三探针可连续诊断等离子体参数的时变性。因此有必要研制适合SCU-PSI等离子体直线装置的朗缪尔三探针,用于揭示锂蒸气云层对热负荷和粒子的屏蔽效应及其机制;建立并发展锂蒸气云层运动的物理模型。
目前,三探针技术已成熟应用于多种等离子体特性的时序诊断。中国工程物理研究院的陈磊等人,利用自身研制的三探针研究了脉冲放电等离子体特性,实验结果表明随放电时间的增加,高压引出界面处的电子温度先增加后减少;中国科学院合肥等离子体所的胡建生等人,利用三探针追踪了在EAST装置中锂化壁处理过程中的等离子体特性,实验结果表明锂化壁处理可有效改善等离子体特性;美国伊利诺斯大学的Soonwook Jung等人,用三探针测试了不同压强下的等离子体的电子温度和密度,证实在Devex装置中锂蒸气对等离子体所携带热负荷有一定的屏蔽效应。
因此,如何搭建适合SCU-PSI等离子体直线装置的三探针诊断系统,获得等离子体与液态锂表面相互作用时等离子体特性的时变性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实现思路