ITER導(dǎo)體總體氣密性檢測(cè)系統(tǒng)的檢漏系統(tǒng)運(yùn)行及標(biāo)定
ITER導(dǎo)體總體氣密性檢測(cè)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(jìn)行檢漏，存在輔助系統(tǒng)(如ITER導(dǎo)體總體氣密性檢測(cè)系統(tǒng)介紹所示)。在高真空抽氣過(guò)程中導(dǎo)體檢漏系統(tǒng)進(jìn)行檢漏，完成找漏和排漏后，最后對(duì)導(dǎo)體檢漏系統(tǒng)標(biāo)定，確定其最小可檢漏率Qmin。
標(biāo)準(zhǔn)漏孔
標(biāo)準(zhǔn)漏孔是衡量漏孔漏率大小的尺子，是ITER 總體檢漏系統(tǒng)標(biāo)定中重要儀器之一。目前，標(biāo)準(zhǔn)漏孔主要有滲氦型標(biāo)準(zhǔn)漏孔和通道型，本實(shí)驗(yàn)所使用的標(biāo)準(zhǔn)漏孔為滲氦型漏孔。此漏孔型號(hào)為L(zhǎng)K- 9，在溫度23℃下，入口壓力為100 kPa，出口壓力低于1kPa 時(shí)對(duì)氦氣的漏率為5.3×10- 9 Pa·m3/s。漏孔自帶一個(gè)大氣壓的純度>99.999%的氦氣室，不使用時(shí)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(yùn)行，起初狀態(tài)為分子泵的前級(jí)管路中機(jī)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(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到10- 2 Pa水平時(shí)，打開檢漏儀的連通閥門，待檢漏儀信號(hào)值相對(duì)穩(wěn)定，此時(shí)對(duì)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(jìn)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(jìn)入檢漏儀，由檢漏儀儀表指示出來(lái)。信號(hào)值變化大小可以確定檢測(cè)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(shí)采取措施進(jìn)行補(bǔ)漏。當(dāng)檢漏儀進(jìn)口壓力<20 Pa 時(shí)，此時(shí)檢漏儀處于‘FINE’模式，在此條件下對(duì)上述部件再做一次最終檢漏。
標(biāo)定
完成檢漏補(bǔ)漏后，待導(dǎo)體檢漏系統(tǒng)的真空室壓強(qiáng)約為5.0×10- 3 Pa，關(guān)閉機(jī)械泵的連通閥門。檢漏儀作為分子泵的前級(jí)泵，接收來(lái)自真空系統(tǒng)的全部氣載。此時(shí)，不存在輔助泵的氦分流，導(dǎo)體檢測(cè)系統(tǒng)的靈敏度最高。
當(dāng)檢漏儀進(jìn)口壓力在5 Pa 以下時(shí)，檢漏儀的輸出信號(hào)值<1×10- 9 Pa·m3/s，信號(hào)噪聲值變化限于輸出信號(hào)值在小數(shù)點(diǎn)區(qū)間上。檢漏系統(tǒng)漏率對(duì)應(yīng)檢漏儀的輸出信號(hào)值相對(duì)穩(wěn)定，則可以對(duì)系統(tǒng)漏率進(jìn)行標(biāo)定。
標(biāo)準(zhǔn)漏孔與檢漏系統(tǒng)連通前，應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)漏孔的氦氣進(jìn)入真空室。標(biāo)準(zhǔn)漏孔的氦氣進(jìn)入真空室，檢漏儀輸出信號(hào)值在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)保持時(shí)間大于等于3 倍的反應(yīng)時(shí)間，記錄標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率應(yīng)檢漏儀輸出信號(hào)值I1。隨后關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)漏孔的連通閥，檢漏儀輸出信號(hào)值在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)保持約20 min，記錄系統(tǒng)氦本底對(duì)應(yīng)檢漏儀的輸出信號(hào)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(jì)算：
Qmin = In/I1-I0 ·T/T0 ·Qc (20)
式中In———檢漏儀檢測(cè)過(guò)程中的輸出噪聲信號(hào)值;I1———標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率對(duì)應(yīng)檢漏儀的輸出信號(hào)值;I0———系統(tǒng)本底對(duì)應(yīng)檢漏儀的輸出信號(hào)值;T———導(dǎo)體檢測(cè)時(shí)的環(huán)境溫度;T0———標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率標(biāo)定時(shí)的環(huán)境溫度(23℃±0.2);Qc———標(biāo)準(zhǔn)漏孔校準(zhǔn)的漏率(氦)
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及處理
圖4 檢測(cè)系統(tǒng)標(biāo)定漏率- 時(shí)間曲線
如圖4 所示，待系統(tǒng)漏率穩(wěn)定后打開標(biāo)準(zhǔn)漏孔連通閥，氦氣進(jìn)入系統(tǒng)，記錄標(biāo)準(zhǔn)漏孔漏率對(duì)應(yīng)檢漏儀的輸出信號(hào)值I1=4.66×10- 9 Pa·m3/s;關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)漏孔連通閥，記錄系統(tǒng)本底對(duì)應(yīng)的檢漏儀輸出信號(hào)I0=1.40×10- 10 Pa·m3/s 以及系統(tǒng)噪聲信號(hào)In=1.2×10- 11 Pa·m3/s;記錄標(biāo)準(zhǔn)漏孔的校準(zhǔn)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(dǎo)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(dá)到小于1×10- 9 Pa·m3/s的條件下，方可對(duì)單件導(dǎo)體進(jìn)行氣密性檢測(cè)。經(jīng)標(biāo)定， 此導(dǎo)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(dǎo)體漏率檢測(cè)要求。
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