ITER導體總體氣密性檢測系統(tǒng)的檢漏系統(tǒng)運行及標定
ITER導體總體氣密性檢測系統(tǒng)為大容器檢漏系統(tǒng)，不可以直接連到氦質(zhì)譜檢漏儀上進行檢漏，存在輔助系統(tǒng)(如ITER導體總體氣密性檢測系統(tǒng)介紹所示)。在高真空抽氣過程中導體檢漏系統(tǒng)進行檢漏，完成找漏和排漏后，最后對導體檢漏系統(tǒng)標定，確定其最小可檢漏率Qmin。
標準漏孔
標準漏孔是衡量漏孔漏率大小的尺子，是ITER 總體檢漏系統(tǒng)標定中重要儀器之一。目前，標準漏孔主要有滲氦型標準漏孔和通道型，本實驗所使用的標準漏孔為滲氦型漏孔。此漏孔型號為LK- 9，在溫度23℃下，入口壓力為100 kPa，出口壓力低于1kPa 時對氦氣的漏率為5.3×10- 9 Pa·m3/s。漏孔自帶一個大氣壓的純度>99.999%的氦氣室，不使用時出口閥門為敞開狀態(tài)。這種裝置使用方便，節(jié)省氦氣。
檢漏
在高真空抽氣階段，分子泵正常運行，起初狀態(tài)為分子泵的前級管路中機械泵閥門全部開啟，與其并聯(lián)的檢漏儀連通閥門完全關(guān)閉。當系統(tǒng)真空度達到10- 2 Pa水平時，打開檢漏儀的連通閥門，待檢漏儀信號值相對穩(wěn)定，此時對系統(tǒng)的拆、裝部件(如壓力氣路引出饋口、閥門、法蘭等密封處)自上而下用氦氣噴槍逐一進行噴吹檢漏。如果有漏，氦氣被吸入檢漏系統(tǒng)內(nèi)部并迅速進入檢漏儀，由檢漏儀儀表指示出來。信號值變化大小可以確定檢測出的漏孔漏率大小，噴槍噴吹的位置可以確定檢出漏孔的位置，并及時采取措施進行補漏。當檢漏儀進口壓力<20 Pa 時，此時檢漏儀處于‘FINE’模式，在此條件下對上述部件再做一次最終檢漏。
標定
完成檢漏補漏后，待導體檢漏系統(tǒng)的真空室壓強約為5.0×10- 3 Pa，關(guān)閉機械泵的連通閥門。檢漏儀作為分子泵的前級泵，接收來自真空系統(tǒng)的全部氣載。此時，不存在輔助泵的氦分流，導體檢測系統(tǒng)的靈敏度最高。
當檢漏儀進口壓力在5 Pa 以下時，檢漏儀的輸出信號值<1×10- 9 Pa·m3/s，信號噪聲值變化限于輸出信號值在小數(shù)點區(qū)間上。檢漏系統(tǒng)漏率對應檢漏儀的輸出信號值相對穩(wěn)定，則可以對系統(tǒng)漏率進行標定。
標準漏孔與檢漏系統(tǒng)連通前，應先抽空漏孔與連通閥門之間存留的空氣與氦氣，然后再打開連通閥門，標準漏孔的氦氣進入真空室。標準漏孔的氦氣進入真空室，檢漏儀輸出信號值在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)保持時間大于等于3 倍的反應時間，記錄標準漏孔漏率應檢漏儀輸出信號值I1。隨后關(guān)閉標準漏孔的連通閥，檢漏儀輸出信號值在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)保持約20 min，記錄系統(tǒng)氦本底對應檢漏儀的輸出信號值I0 以及系統(tǒng)本底噪聲In。則系統(tǒng)的最小可檢漏率按下式計算：
Qmin = In/I1-I0 ·T/T0 ·Qc (20)
式中In———檢漏儀檢測過程中的輸出噪聲信號值;I1———標準漏孔漏率對應檢漏儀的輸出信號值;I0———系統(tǒng)本底對應檢漏儀的輸出信號值;T———導體檢測時的環(huán)境溫度;T0———標準漏孔漏率標定時的環(huán)境溫度(23℃±0.2);Qc———標準漏孔校準的漏率(氦)
實驗數(shù)據(jù)及處理
圖4 檢測系統(tǒng)標定漏率- 時間曲線
如圖4 所示，待系統(tǒng)漏率穩(wěn)定后打開標準漏孔連通閥，氦氣進入系統(tǒng)，記錄標準漏孔漏率對應檢漏儀的輸出信號值I1=4.66×10- 9 Pa·m3/s;關(guān)閉標準漏孔連通閥，記錄系統(tǒng)本底對應的檢漏儀輸出信號I0=1.40×10- 10 Pa·m3/s 以及系統(tǒng)噪聲信號In=1.2×10- 11 Pa·m3/s;記錄標準漏孔的校準漏率Qc=5.3×10- 9 Pa·m3/s 以及所處的環(huán)境溫度20℃。則檢漏系統(tǒng)的最小可檢漏率Qmin:
由于ITER 導體研制技術(shù)規(guī)范明確規(guī)定總體檢漏系統(tǒng)的最小可檢漏率達到小于1×10- 9 Pa·m3/s的條件下，方可對單件導體進行氣密性檢測。經(jīng)標定， 此導體整體檢漏系統(tǒng)的最小可檢漏率Qmin=1.4×10- 11 Pa·m3/s，滿足導體漏率檢測要求。
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