ITER CICC 導體氣密性檢測控制系統(tǒng)的研制

2011-02-16 李夢婷 中科院等離子體物理研究所

  基于Visual c++ 技術,設計了應用于ITER CICC 導體的氣密性檢測控制系統(tǒng)。利用計算機的串口通信功能,實現了漏率實時采集、實時繪圖顯示和數據同步保存的功能,達到了整個檢漏過程的自動化控制目標。極大的提高了真空檢漏的工作效率。

  ITER(國際熱核聚變實驗堆)裝置是一個能產生大規(guī)模核聚變反應的全超導托卡馬克。其裝置中心是高溫氘氚等離子體環(huán)。等離子體環(huán)在屏蔽包層的環(huán)型包套中,在包層外是巨大的環(huán)形真空室。真空室穿在16 個大型超導環(huán)向場線圈(即縱場線圈)中,是裝置的關鍵部件之一。在環(huán)向場線圈外側還布有六個大型環(huán)向超導線圈,即極向場線圈。這些線圈都是由CICC (管內電纜導體Cable-in-Conduit Conductor)導體所組成。為了保證ITER 裝置的正常運行,真空水平是最為關鍵的條件之一。因此CICC 導體的氣密性檢測就顯得尤為重要。

  由于ITER 超導電纜的檢漏要求有規(guī)范完整和全自動化的檢漏過程以及大量的漏率數據備份,根據這個要求本文設計一個檢測控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)可以實現檢漏儀的全自動化控制,漏率的實時采集和實時曲線顯示以及數據存儲、歷史曲線重現等功能,極大的提高了導體氣密性檢測的工作效率。

1、ITER CICC 導體氣密性檢測系統(tǒng)的構成及其工作原理

1.1、檢漏原理

  系統(tǒng)所選檢漏儀為Phoenix300 型檢漏儀,是真空應用下的氦檢漏儀,即抽空測試件同時進行檢漏。氦質譜檢漏儀作為檢漏方式的一種,因其靈敏度高、性能穩(wěn)定、無污染等優(yōu)點在保證產品質量方面起著越來越重要的作用。檢漏方式為逆擴散型,工作原理如圖1 所示。逆擴散檢漏是把被檢件接在分子泵出氣口一端,漏入的氦氣由分子泵出氣口逆著泵的排氣方向進入安裝在泵的進氣口端的質譜室內而被檢測。在質譜室內,根據質譜學原理,測出氦氣的多少,從而確定漏孔的漏率。

 

圖1 逆擴散檢漏原理

1.2、系統(tǒng)檢漏步驟

  氣密性檢測過程包括各分系統(tǒng)的導管材料檢漏、導體焊縫檢漏和最后的總檢。氦質譜檢漏步驟分為:管材內充正壓氦氣,外抽空檢漏,以檢測管材的材料氣密性;管材組焊過程中對單條焊縫進行檢漏,管材內充氦氣,外部用真空工裝罩住焊縫抽空檢漏;單件導線最后進行總檢,單件導線線圈放入試檢真空容器中抽空,用置在真空容器的標準漏孔標定檢漏儀實際可檢漏率達標后,內充壓20 個表壓,進行檢漏。檢測系統(tǒng)構成如圖2 所示。

檢測系統(tǒng)構成圖

圖2 檢測系統(tǒng)構成圖

4、結論

  本文基于Visual C++ 平臺, 設計了應用于ITER CICC 導體氣密性檢測的控制系統(tǒng)。主要說明了該系統(tǒng)的具體原理和軟件的設計實現過程。目前該系統(tǒng)已經應用于ITER CICC 導體中的檢漏工作,實現了自動控制檢漏儀,并同步進行數據采集、顯示和存儲的功能,人機交互界面良好,運行比較穩(wěn)定。為進一步的系統(tǒng)自動控制開發(fā)打下了良好的基礎,極大的提高了真空檢漏的工作效率。

參考文獻

  [1] 徐成海.真空低溫技術與設備[M]. 北京:冶金工業(yè)出版社,1995.
  [2] 王小明. HT- 7U 超導托卡馬克裝置低溫杜瓦的真空問題[J]. 真空,2003,(2).
  [3] 達道安.真空設計手冊[M].第3 版,北京:國防工業(yè)出版社,2004.
  [4] David J.Kruglinski 著,潘愛民,王國印譯.Visual C++技術內幕[M].北京:清華大學出版社,2004.
  [5] 求是科技.Visual C++6.0 串口通信技術與工程實踐[M].北京:人民郵電出版社,2002.