Система высоковакуумной откачки стенда для испытаний гиротронов ИТЭР

Внедрение: 2011 г.

PCI-плата АЦП L‑783 производства L‑Card была использована в системе сбора данных стенда для испытания гиротронов.

В 2001-2007 гг. в Институте ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт» был создан стенд по испытанию гиротронов, которые должна была поставить Россия для международного экспериментального реактора ИТЭР. Испытательный стенд оборудован необходимыми для работы в непрерывном режиме высоковольтными источниками питания, системами охлаждения и обеспечения вакуума, вакуумируемым зеркально-волноводным трактом, соединяющим гиротрон с нагрузкой, системой защит и блокировок, технологическими диагностиками, системами сбора, обработки и архивации экспериментальных данных. Высоковольтная система питания обеспечивает в стационарном режиме (длительность импульса 10 000 с) максимальное напряжение на катоде 84 кВ при максимальной электрической мощности 4,2 МВт. Для проведения первой стадии ресурсных испытаний опытного образца штатного гиротрона ИТЭР осенью 2008 г. на стенд был установлен гиротрон Везувий‑9 (рисунок 1).

Рисунок 1. Гиротрон Везувий‑9 на испытательном стенде.

Система высоковакуумной откачки (СВО) обеспечивает получение рабочего давления в волноводном тракте (рисунок 2) в диапазоне 10^-3 – 10^-4 Па. Общий откачиваемый объём стенда составляет ~0,5 м³. Передача СВЧ-мощности (см. рисунок 2) от гиротрона через алмазное окно к СВЧ-нагрузке производится по зеркально-волноводному тракту длиной ~10 м и диаметром волноводов 100 мм, СВО присоединена к волноводному тракту с одной стороны в месте размещения СВЧ-нагрузки.

В состав СВО входят:

• система предварительной откачки;
• система высоковакуумной откачки;
• система управления и сбора данных.

Рисунок 2. Зеркально-волноводный тракт.

В состав системы управления и сбора данных входят:

• исполнительные устройства (силовое пуско-релейное оборудование);
• согласующие устройства (блоки электропитания, слаботочные реле, слаботочная электроника);
• ПК (Intel Pentium-Core2Due);
• плата ввода/вывода LA‑48 (управление, 48 каналов);
• плата АЦП L‑Сard L‑783 (регистрация данных, 32 канала);
• промышленные приборы сбора данных аналоговых датчиков низкого и высокого вакуума, температуры и расхода воды (РВТ, ВМБ, ОВЕН УКТ38‑Щ4 и РСО‑1).

На ПК производится регистрация данных со следующих датчиков:

• датчики низкого вакуума РТ1‑РТ8;
• датчики высокого вакуума РМ1‑РМ4;
• масс-спектрометр S, сигнал спектра остаточного газа;
• датчики температуры (термопары) t1‑t3.

На экране управления (рисунок 3) размещаются вакуумная принципиальная схема с обозначением элементов, таблица параметров системы водоснабжения и панель графиков.

Рисунок 3. Экран управления СВО.

Интерфейс сбора позволяет просматривать данные со всех 32 каналов платы АЦП L‑783 с любой развёрткой, в реальном времени, одновременно в одном или нескольких окнах, выводить данные до 32 каналов в одном окне, сохранять выводимые данные в архив, просматривать архив. В частности, с помощью интерфейса сбора в реальном времени с заданной развёрткой осуществляет просмотр данных масс-спектрометра. При этом синхронизация производится программным методом по сигналу с генератора пилы, подаваемого на один из каналов АЦП.

Созданная СВО стенда для испытаний штатных гиротронов ИТЭР продемонстрировала свою полную работоспособность в процессе высокочастотных испытаний в диапазоне рабочих давлений в волноводном тракте Р < 5·10^–3 Па. Результаты испытаний гиротронов Везувий‑9 и Везувий‑10 показали возможность надёжной транспортировки СВЧ-мощности до 1 МВт от гиротрона к измерительной нагрузке по вакуумному волноводному тракту, что в перспективе должно значительно сократить время вывода гиротрона в режим длинного импульса (t > 1000 с).

Источник:
Ильин В.И., Коновалов А.В., Кочин В.А., Михайличенко В.А., Хвостенко А.П. Система высоковакуумной откачки стенда для испытаний гиротронов ИТЭР и результаты исследования вакуумных условий в волноводном тракте при испытаниях гиротронов // Вопросы атомной науки и техники. – 2011. – Вып. 2. – С. 58‑64.

Разработчик: Ильин В.И., Коновалов А.В., Кочин В.А., Михайличенко В.А., Хвостенко А.П. (НИЦ «Курчатовский институт», Москва)