方波驅動磁力提升裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種應用于加速器驅動次臨界系統(ADS, Accelerator DrivenSubcritical System)中的顆粒材料輸運設備技術領域，尤其是涉及一種方波驅動磁力提升裝置。
【背景技術】
[0002]核能在解決世界能源短缺問題的同時，也使核安全，放射性廢料處理成為國際焦點。加速器驅動次臨界系統(ADS, Accelerator Driven Subcritical System)有望實現將高放射性和長壽命核廢料變成短壽命元素或者穩定元素。針對ADS嬗變系統對靶材的要求提出鎢鐵鎳合金顆粒靶方案，使之同時具備目前國內外研宄的固態靶和液態靶的優點。為了實現顆粒靶在ADS靶系統中的輸運，考慮先將顆粒靶提升，然后靶材靠重力自由下落，連續通過靶區，接受高能質子束輻照，產生中子，用于堆芯核嬗變反應。輻照后的靶材經過篩選系統和換熱系統繼續被提升，從而實現顆粒流靶的循環利用。
[0003]借鑒工業經驗，顆粒靶輸運系統首先考慮機械提升方式。但ADS靶材處于高溫、強放射性的運行環境，使傳統機械提升在ADS靶系統中的運用受到限制:(I)傳統提升機往往需要較為復雜的傳動裝置，顆粒靶在和復雜的傳動裝置反復接觸和摩擦會磨損，損壞或卡住傳動裝置；(2)保證軸承、傳動部件的軸孔和減速器內有足夠的潤滑油，需要經常檢查；
[3]ADS靶系統處在高溫和輻射的環境中，給維修和維護帶來很大的困難，而傳統的機械提升機往往故障率較高。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于針對現有技術的不足提供一種方波驅動磁力提升裝置。從而有效解決現有技術中的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案為:所述的方波驅動磁力提升裝置，其特點是包括支撐機構，所述的支撐機構上設置有固定支架，固定支架內安裝有由多個螺線管按照提升的方向組成的螺線管陣列，所述的螺線管包括用于繞制螺線管的方銅線，方銅線外圍設置有鐵軛，鐵軛上設置有固定端板，固定端板上設置有接電端子和用來通水散熱的冷卻水嘴，固定端板上還設置有固定螺孔，所述的螺線管陣列通過固定端板與固定支架相連，固定支架的下端連接有顆粒注入機構，顆粒注入機構與輸送管道相連，螺線管陣列提升顆粒注入機構中的靶材，靶材在輸送管道中輸運，通過固定支架上端的流孔，靶材在流孔與輸送管道之間的打靶區接受質子束轟擊，經過靶材散熱回到顆粒注入機構，所述的接電端子與電源和控制器相連。
[0006]所述的多個螺線管在裝配成螺線管陣列時相鄰兩個螺線管相隔5°裝配使螺線管陣列的引出端口的螺線管與提升的豎直方向有40° -180°的偏轉，從而將顆粒靶引出到外部管道，實現顆粒靶的循環提升。
[0007]所述的支撐機構和固定支架采用非磁性不銹鋼材料。
[0008]所述的鐵軛采用半包式鐵軛結構，鐵軛采用硅鋼片疊壓組成以減小渦流損耗。
[0009]所述的方銅線的參數根據螺線管的功率，工作環境所提供的水壓，線圈所能接受的溫升等確定。所述的冷卻水嘴根據螺線管所選用的線規來確定，與集流管相連接形成冷卻回路，保證螺線管連續運行時的散熱。所述的輸送管道，尤其是位于螺線管內的輸送管道，由于螺線管所加的是脈沖電流，并且顆粒與管道的磨損比較嚴重，所以采用疊片非磁性耐磨管道，來減少渦流和摩擦力。所述的顆粒注入機構為螺線管陣列所提升的顆粒儲存區。提升時，螺線管陣列對磁性顆粒的電磁力存在有效的作用范圍。這個有效范圍根據螺線管端部磁場對顆粒的電磁力作用來確定。所述的流孔根據質子束打靶所需的靶材量，選擇不同孔徑的流孔。
[0010]所述的電源和控制器控制調節每個螺線管的加、斷電時間，對螺線管工作的占空比的調節，從而對方波脈沖相關參數的調節，其控制流程為:電源上電，進入通信檢測，如果此時檢測到下載程序命令，則進入程序下載模式，等待上位機控制；如果未檢測到下載程序命令，電源進入狀態檢測；狀態檢測通過后，第一個電源進行編號，其它電源等待；編號完成后各自電源讀取相應編號的電流、時間配置，等待脈沖發生命令；此時，電源配置完成，發出脈沖命令，電源給螺線管加電，螺線管處于工作狀態。電源的具體工作過程為電源接到發送脈沖命令后，自身進行輸出，同時1#電源通過RS232與2#和3#電源建立通信并發送使2#和3#電源輸出的命令，2#和3#電源通過RS232接收到1#發送的輸出命令后傳送給單片機進行處理，單片機處理后控制達林頓管的驅動系統進行輸出，當1#輸出完畢后單片機控制關閉達林頓管驅動系統，打開線圈能量釋放系統，并通過RS232與4#建立通信并發送輸出命令。以此類推，控制電源加電時序。
[0011]一種所述的方波驅動磁力提升裝置的工作方法，如果通過控制界面設置螺線管同時工作的單元數為Ne，設置螺線管一個工作單元長度為Np，每臺螺線管配置單獨的電源供電，通過接電端子與電源連接，每臺電源配置單獨的控制器，通過控制界面可以自動讀取總得螺線管單元數Nt，其中Ne和Np可以調節，只要保證Nc+Np ( Nt, Ne ( Np，其特點是包括如下步驟:
[0012](I)按照設置，電源給螺線管加電；此時，靠近顆粒儲存區的初級螺線管A，以及之上的A+1級螺線管，A+2級螺線管......A+Nc級螺線管處于同時加電的狀態，其疊加磁場來提升磁性顆粒；
[0013](2)當顆粒運動到A級和A+1級螺線管的間隙時，給A級螺線管斷電，同時給Nc+1級螺線管通電；當顆粒運動到A+1級和A+2級螺線管的間隙時，給A+1級螺線管斷電，同時給Nc+2級螺線管通電；以此類推，保證總是有Ne個螺線管處于同時加電的狀態，磁性顆粒被逐級提升；
[0014](3)當Np，Np+1，Np+2......Np+Nc級螺線管處于同時加電狀態時，再次給A級螺線管，A+1級螺線管，A+2級螺線管……A+Nc級螺線管通電，提升下一組顆粒，以此達到顆粒近似連續提升的狀態；
[0015](4)在顆粒引出部分，加載相對中間段螺線管較大的脈沖幅度和較短的脈沖寬度的電流，使引出段的螺線管對顆粒有較大的電磁力，同時，引出段的螺線管快速退電，使提升上來的磁性顆粒輸送到外部管道，通過流孔，在打靶區接受質子束轟擊；
[0016](5)經過打靶區的磁性顆粒繼續回到顆粒注入機構，實現顆粒的循環利用。
[0017]本實用新型的有益效果是:所述的方波驅動磁力提升裝置，其顆粒靶在螺線管通道中運行，電磁力直接作用于被提升的靶材，不需要其它傳送裝置，實現了靶材的無接觸輸運，簡化了裝置結構。輸運通道易封閉、安全性更高、運行穩定，系統結構更簡單，可以滿足ADS靶材的運行環境。螺線管作為該裝置的主要部件，故障率很低，降低了維修和維護的成本。
【附圖說明】
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[0018]圖1為根據本實用新型的結構原理示意圖；
[0019]圖2為根據本實用新型圖1中的螺線管結構原理示意圖；
[0020]圖3為根據本實用新型的控制流程圖；
[0021]圖4為根據本實用新型的提升原理示意圖。
[0022]圖中所示:1.方銅線；2.鐵軛；3.接電端子；4.固定端板；5.固定螺孔；6.冷卻水嘴；7.螺線管陣列；8.輸送管道；9.顆粒注入機構；10.流孔；11.支撐機構；12.固定支架；13.打靶區；14.一級螺線管；15.二級螺線管；16.三級螺線管；17.間隙；18.四級螺線管；19.磁性顆粒；20.間隙；21.六級螺線管；22.七級螺線管；23.八級螺線管。
【具體實施方式】
[0023]以下結合附圖所示之最佳實例作進一步詳述:
[0024]如圖1和2所示，所述的方波驅動磁力提升裝置，其特點是包括支撐機構11，所述的支撐機構11上設置有固定支架12，固定支架12內安裝有由多個螺線管按照提升的方向組成的螺線管陣列7，所述的螺線管包括用于繞制螺線管的方銅線1，方銅線I外圍設置有鐵軛2，鐵軛2上設置有固定端板4，固定端板4上設置有接電端子3和用來通水散熱的冷卻水嘴6，固定端板4上還設置有固定螺孔5，所述的螺線管陣列7通過固定端板4與固定支架12相連，固定支架12的下端連接有顆粒注入機構9，顆粒注入機構9與輸送管道8相連，螺線管陣列7提升顆粒注入機構9中的靶材，靶材在輸送管道8中輸運，通過固定支架12上端的流孔10，靶材在流孔10與輸送管道8之間的打靶區13接受質子束轟擊，經過靶材散熱回到顆粒注入機構9，所述的接電端子3與電源和控制器相連。
[0025]所述的多個螺線管在裝配成螺線管陣列7時相鄰兩個螺線管相隔5°裝配，裝配角度一方面影響一定提升高度所需的螺線管數量，另一方面影響管道中的磁場分布，通過實驗綜合考慮，相隔5°左右裝配更具有優勢，使螺線管陣列7的引出端口的螺線管與提升的豎直方向有40° -180°的偏轉，偏轉角度越大需要的螺線管數量越多，但同時引出效率越好，通過實驗綜合考慮，本實用新型裝置引出端口的螺線管與提升的豎直方向有45°的偏轉，從而將顆粒靶引出到外部管道，實現顆粒靶的循環提升。
[0026]所述的支撐機構11和固定支架12采用非磁性不銹鋼材料。
[0027]所述的鐵軛2采用半包式鐵軛結構，鐵軛2采用硅鋼片疊壓組成以減小渦流損耗。
[0028]所述的方銅線I的參數