本發明涉及托卡馬克核聚變裝置用高壓充氣閥氣體自動補給及氣量精確測量技術領域，尤其涉及一種等離子體破裂防護專用高壓氣體自動補給及氣量測量系統。
背景技術：
在托卡馬克放電試驗中，由于等離子體控制、磁流體不穩定性、雜質、高能逃逸粒子等原因，使得等離子體的破裂難以避免。特別是在實現托卡馬克聚變堆穩態運行的主要研究內容——維持穩態高參數等離子體的放電中，等離子體破裂放電會導致嚴重的破壞作用，如第一壁大的熱負載，強的機械應力，大的逃逸電流等，甚至對偏慮器靶板、第一壁部件甚至裝置造成嚴重損傷。雖然現有托卡馬克放電的不同參數的運行極限已經有了深入的研究，并且可以控制托卡馬克在“安全運行”區域而避免破裂發生，但是總有一些破裂難以避免，因此，為在高參數條件下避免或減小破裂對大裝置造成的危害，開展等離子體破裂緩解的研究是很有必要而且是很重要的，也是當前托卡馬卡等離子體物理研究的重點之一。
實驗研究發現，在破裂發生前如果能迅速的（幾個毫秒以內）向等離子體內部注入一定量的高壓雜質氣體（主要為惰性氣體），則可以把等離子體破裂的危害性降低到最低的程度以起到保護裝置安全的效果。
靠渦流驅動的高壓快速充氣閥（專利號：201110090285）已經在EAST裝置上研發成功且已經成功的應用于等離子體破裂防護實驗研究工作，并取得了很好的緩解效果。為了更好了滿足在EAST裝置上開展高壓氣體注入緩解等離子體破裂實驗研究，我們又成功研發了該套高壓氣體自動補給及氣量精確測量系統，該系統可以通過控制程序實時并精確地給出快速充氣閥每次的出氣量，并可以實時反饋控制高壓電磁閥關斷，以保護壓差傳感器和維持快速充氣閥腔體內部的氣壓穩定。該系統的成功研發極大地方便了在EAST托卡馬克裝置上開展定量的高壓氣體注入緩解等離子體破裂實驗研究。
EAST作為在世界上第一個類ITER的全超導偏濾器裝置，在其上進行定量的高壓氣體注入緩解等離子體破裂實驗研究，也可以為ITER聚變裝置提供實驗基礎及數據參考與積累。
技術實現要素：
本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種等離子體破裂防護專用高壓氣體自動補給及氣量測量系統。
本發明是通過以下技術方案實現的：
一種等離子體破裂防護專用高壓氣體自動補給及氣量測量系統，包括有：
高壓儲氣罐B1和高壓儲氣罐B2，高壓儲氣罐B1的容量大于高壓儲氣罐B2的容量；
四個高壓手動球閥V1、V2、V3、V4，其中高壓手動球閥V1一端與高壓儲氣罐B1的出氣口相連通；高壓手動球閥V2的一端與高壓儲氣罐B2連通；高壓手動球閥V3及V4的一端通過三通與外部的快速充氣閥腔體相連通，高壓手動球閥V3的另外一端與高壓儲氣罐B2連通，高壓手動球閥V4的另外一端為抽氣口，用來對整個系統進行真空抽氣；
一個高壓減壓閥V5，用于調節工作氣壓，進氣端與高壓手動球閥V1的另外一端相連通；
一個高壓電磁閥V6，一端與高壓減壓閥V5的出氣端相連通，其另外一端與高壓儲氣罐B2相連通；
壓差傳感器G1，用來測量高壓減壓閥V5的出氣端壓力與高壓儲氣罐B2之間的氣體壓力差,其一測量端與高壓減壓閥V5的出氣端相連通，另外一測量端與高壓儲氣罐B2相連通；
壓力傳感器G2，與高壓儲氣罐B2連接，用于測量高壓儲氣罐B2內壓力；
所述的高壓電磁閥V6、壓差傳感器G1、高壓手動球閥V2三者并聯連接，其一合路端連接高壓減壓閥V5的出氣端，另一合路端連接到高壓儲氣罐B2；
板卡及預設在板卡中的控制程序，其中板卡分別與高壓電磁閥V6、壓差傳感器G1、壓力傳感器G2連接，實現對高壓電磁閥V6的遠程控制、對高壓儲氣罐B2內部氣體壓力的實時監測、對高壓儲氣罐B2與高壓減壓閥V5的出氣端壓力差的實時監測。
所述的控制程序實時給出外部快速充氣閥每次的出氣量，并實時反饋控制高壓電磁閥V6的關斷，以保護壓差傳感器G1和維持高壓儲氣罐B2中的氣壓穩定。
本發明的優點是：本發明可以實時并精確地給出快速充氣閥每次的出氣量，并可以反饋控制高壓電磁閥V6的關斷，以保護壓差傳感器G1和維持高壓儲氣罐B2中的氣壓，它與渦流驅動高壓充氣閥配套使用，可以很方便的在EAST上進行定量的等離子體破裂防護充氣實驗研究。EAST作為在世界上第一個類ITER的全超導偏濾器裝置，在其上進行高壓氣體注入緩解等離子體破裂實驗研究，也可以為ITER聚變裝置提供實驗基礎及數據參考與積累。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種等離子體破裂防護專用高壓氣體自動補給及氣量測量系統，包括有：
高壓儲氣罐B1和高壓儲氣罐B2，高壓儲氣罐B1的容量大于高壓儲氣罐B2的容量；
四個高壓手動球閥V1、V2、V3、V4，其中高壓手動球閥V1一端與高壓儲氣罐B1的出氣口相連通；高壓手動球閥V2的一端與高壓儲氣罐B2連通；高壓手動球閥V3及V4的一端通過三通與外部的快速充氣閥腔體相連通，高壓手動球閥V3的另外一端與高壓儲氣罐B2連通，高壓手動球閥V4的另外一端為抽氣口，用來對整個系統進行真空抽氣；
一個高壓減壓閥V5，用于調節工作氣壓，進氣端與高壓手動球閥V1的另外一端相連通；
一個高壓電磁閥V6，一端與高壓減壓閥V5的出氣端相連通，其另外一端與高壓儲氣罐B2相連通；
壓差傳感器G1，用來測量高壓減壓閥V5的出氣端壓力與高壓儲氣罐B2之間的氣體壓力差,其一測量端與高壓減壓閥V5的出氣端相連通，另外一測量端與高壓儲氣罐B2相連通；
壓力傳感器G2，與高壓儲氣罐B2連接，用于測量高壓儲氣罐B2內壓力；
所述的高壓電磁閥V6、壓差傳感器G1、高壓手動球閥V2三者并聯連接，其一合路端連接高壓減壓閥V5的出氣端，另一合路端連接到高壓儲氣罐B2；
板卡及預設在板卡中的控制程序，其中板卡分別與高壓電磁閥V6、壓差傳感器G1、壓力傳感器G2連接，實現對高壓電磁閥V6的遠程控制、對高壓儲氣罐B2內部氣體壓力的實時監測、對高壓儲氣罐B2與高壓減壓閥V5的出氣端壓力差的實時監測。
所述的控制程序實時給出外部快速充氣閥每次的出氣量，并實時反饋控制高壓電磁閥V6的關斷，以保護壓差傳感器G1和維持高壓儲氣罐B2中的氣壓穩定。
本發明包括（1）一個8L的高壓儲氣罐B1；（2）一個500mL的高壓儲氣罐B2; (3)1個壓差傳感器G1; (4)一個壓力傳感器G2,(5) 四個高壓手動球閥V1,V2,V3,V4; (6) 一個高壓電磁閥V6；(7)一個高壓減壓閥V5；(8)板卡及控制程序等部分組成。8L的高壓儲氣罐B1注滿200大氣壓左右的高壓惰性氣體，,其通過高壓手動球閥V1與高壓減壓閥V5的進氣端連接；高壓電磁閥V6、壓差傳感器G1、高壓手動球閥V2三者并聯連接，其一合路端連接高壓減壓閥V5的出氣端，另一合路端連接到高壓儲氣罐B2，高壓儲氣罐B2通過高壓手動球閥V3與外部的高壓快速充氣閥的腔體相連接；高壓手動球閥V4一端通過三通連接在高壓手動球閥V3與外部的高壓快速充氣閥之間，高壓手動球閥V4的另外一端為抽氣口；板卡及控制程序分別與高壓電磁閥V6、壓差傳感器G1、壓力傳感器G2連接，實現對高壓電磁閥V6的遠程控制、對高壓儲氣罐B2內部氣體壓力的實時監測、對高壓儲氣罐B2與高壓減壓閥V5的出口壓力差的實時監測；控制程序可以實時并精確地給出外部的高壓快速充氣閥每次的出氣量，并可以反饋控制高壓電磁閥V6關斷，以保護壓差傳感器G1和維持高壓儲氣罐B2中的氣壓穩定。
以下結合附圖對本發明作進一步的說明：
該套系統在使用之前要對系統進行抽真空處理，以保證氣體的純度，在抽真空之前要把關掉高壓手動球閥V1，同時把高壓手動球閥V2，V3、V4和高壓減壓閥V5打開，然后用真空泵通過高壓手動球閥V4的出氣口對整個系統進行抽真空處理，當達到較好的真空時，關閉高壓手動球閥V4,再關閉高壓減壓閥V5，然后打開高壓手動球閥V1，接著慢慢調節高壓減壓閥V5,使減壓氣壓達到目標氣壓，此時可以通過壓力傳感器G2來觀察系統內部的壓力, 待內部壓力穩定到目標氣壓時關閉高壓手動球閥V2，此時壓差傳感器G1的讀數應在零附近且穩定，如果數值慢慢增加，則應對系統進行檢漏，檢查并解決漏點。
當外接的高壓快速充氣閥工作時，就會向外噴出一定量的氣體，快速充氣閥及高壓儲氣罐B2內部的氣壓就會降低，此時壓差傳感器的示數就會增加，該值即為壓差傳感器G1兩端的壓差P，由于事先已經標定了高壓儲氣罐、快速充氣閥及相連管道的容積為V, 因此通過氣量計算公式Q＝PV就可以很簡單的計算出快速充氣閥每次的出氣量，該數值在控制程序界面上實時的顯示。控制程序里還設置了保護壓差傳感器G1的保護開關，當壓差傳感器G1兩端的壓差大于所設置的安全閾值時，控制程序就會打開高壓電磁閥V6，高壓氣體就會從高壓減壓閥V5出氣端通過高壓電磁閥V6進入高壓儲氣罐B2，從而使壓差傳感器G1兩端的壓差恢復為0以保護壓差傳感器G1，同時向高壓儲氣罐B2中補氣，以保持其內部壓力的穩定。