Вакуумные системы электрофизических установок
К электрофизическим установкам относятся электронные и ионные ускорители, ускорительно-накопительные комплексы, столк-новители, термоядерные реакторы и другие системы, предназначенные для фундаментальных и прикладных исследований строения материи, физико-технических основ энергетики, физики плазмы и пр. Так, например, ускорители используются для исследования свойств элементарных частиц в лучевой терапии, дефектоскопии, термоядерные реакторы — для исследований возможности получения управляемой термоядерной реакции. При создании электрофизических установок определяющим фактором являются вакуумные условия . Так, фоновое давление в термоядерных реакторах с магнитным удержанием плазмы не должно превышать 10-8-10-6 Па при объеме камер 300-800 м3 и площади стенок до 1000 м2. Быстрота действия сверхвысоковакуумных откачных систем превосходит 104 м3/с. Требуемое остаточное давление в накопителях и столкновителях составляет 10-9-10-7 Па при очень малой, около 50-80 мм, апертуре вакуумных камер, их протяженности в сотни и тысячи метров и интенсивном газовыделении со стенок. Жесткие ограничения накладываются на парциальный состав газовой среды. Она не должна содержать углеводородов и компонент с большим атомным номером. Вакуумные системы электрофизических установок состоят из следующих основных элементов:
— вакуумной камеры, в которой осуществляются основные физические процессы: ускорение, транспортировка и накопление заряженных и нейтральных частиц, формирование и нагрев плазменных сгустков, поддержание электрического разряда в разряженных газах;
— системы вакуумной откачки, включающей основные и вспомогательные средства вакуумирования камеры на различных этапах рабочего цикла;
— коммутационно-регулирующей аппаратуры, обеспечивающей контролируемую подачу в камеру рабочего газа, управление газовыми потоками, разделение вакуумного тракта на отдельные участки и т.д;
— системы вакуумметрии и газоанализа;
— системы контроля герметичности вакуумного тракта;
— системы управления.
В зависимости от структурно-физических, конструктивных и эксплуатационных особенностей вакуумные системы электрофизических установок делятся на два класса. Первый — вакуумные системы с сосредоточенными параметрами, — включает системы с преимущественно дискретным расположением средств откачки, присоединенных к компактной камере большого объема с помощью сравнительно коротких трубопроводов, и локализованной газовой нагрузкой. Второй -вакуумные системы с распределенными параметрами — включает системы на основе протяженных и структурно-периодических вакуумных камер с распределенной газовой нагрузкой и встроенными в камеру протяженными насосами.