Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M
An experiment on chamber RF cleaning for 12 hours a day during 2 weeks with the subsequent vacuum pumping out was carried out. The plasma was produced by the UHF generator with the frequency of 2.4 GHz. Afterwards, the VHF generator working at the frequency of 132 MHz in a continuous mode was turned...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автори: | , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109253 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M / D.I. Baron, V.Ya. Chernyshenko, V.B. Korovin, E.D. Kramskoy, S.M. Maznichenko, A.F. Shtan, S.I. Solodovchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 1. — С. 21-23. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-109253 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Baron, D.I. Chernyshenko, V.Ya. Korovin, V.B. Kramskoy, E.D. Maznichenko, S.M. Shtan, A.F. Solodovchenko, S.I. 2016-11-21T21:40:20Z 2016-11-21T21:40:20Z 2013 2013 Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M / D.I. Baron, V.Ya. Chernyshenko, V.B. Korovin, E.D. Kramskoy, S.M. Maznichenko, A.F. Shtan, S.I. Solodovchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 1. — С. 21-23. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. 1562-6016 PACS: 52.80.Pi, 52.77.Bn, 81.65.-b. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109253 An experiment on chamber RF cleaning for 12 hours a day during 2 weeks with the subsequent vacuum pumping out was carried out. The plasma was produced by the UHF generator with the frequency of 2.4 GHz. Afterwards, the VHF generator working at the frequency of 132 MHz in a continuous mode was turned on and continued to work independently. The process of wall conditioning involved filling the chamber with H₂ under the pressure range inside the chamber of (1.8…2.0)·10⁻⁴ Torr. During the process of radio-frequency (RF) chamber cleaning the pumped out gas was condensed on the cryogenic trap surface. Afterwards the trap was cut off, heated up and the gas pressure Pg inside the cut off trap chamber was measured. The Pg dependence on both discharge power and condensation time period is analyzed. As a result of the RF cleaning the Pg pressure was reduced by 4…5 times. The vacuum pumping out speed was measured when filling the vacuum vessel with propane and nitrogen. Был проведен эксперимент по чистке стенок камеры в течение 2 недель по 12 часов в день с последующей откачкой камеры. Плазма создавалась СВЧ-генератором с частотой 2.4 ГГц и затем включался УКВ-генератор, работающий на частоте 132 МГц в непрерывном режиме, который в дальнейшем работал самостоятельно. Чистка производилась с напуском водорода в диапазоне давлений в камере (1.8...2.0)×10⁻⁴Торр. В процессе чистки камеры УКВ-разрядом производилась конденсация образовывающегося внутри камеры газа на охлажденную поверхность азотной ловушки. Затем ловушка отсекалась от насоса и от камеры установки, проводилось ее отепление и измерялось давление газа Pg в отсеченной камере ловушки. Показана зависимость Pg от мощности разряда и длительности конденсации. По результатам эксперимента отмечено снижение значений Pg в 5...6 раз. Проведено измерение скорости откачки вакуумной системы для пропана и азота. Було проведено експеримент з очищення стінок камери на протязі 2 тижнів по 12 годин на день з наступною відкачкою камери. Плазма створювалась НВЧ-генератором з робочою частотою 2.4 ГГц, після цього вмикався УКВ-генератор, що працював на частоті 132 МГц у безперервному режимі, який надалі працював самостійно. Очищення проводилось з напуском водню у діапазоні тиску в камері (1.8...2.0)×10⁻⁴ Торр. Протягом процесу чищення камери УКВ-розрядом проводилась конденсація газу, що створюється в камері, на охолоджену поверхню азотного уловлювача. Потім пастка відтиналася від насоса і від камери установки, проводилося ії утеплення й вимірювався тиск газу Pg у відсіченій камері пастки. Показано залежність Pg від потужності розряду та тривалості конденсації. За результатами експерименту відмічено зниження значень Pg у 5...6 разів. Проведено вимірювання швидкості відкачки вакуумної системи для пропану та азоту. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Магнитное удержание Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M Измерение скорости чистки камеры Ураган-2М Вімірювання швидкості чищення камери Ураган-2М Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M |
| spellingShingle |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M Baron, D.I. Chernyshenko, V.Ya. Korovin, V.B. Kramskoy, E.D. Maznichenko, S.M. Shtan, A.F. Solodovchenko, S.I. Магнитное удержание |
| title_short |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M |
| title_full |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M |
| title_fullStr |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M |
| title_full_unstemmed |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M |
| title_sort |
measurements of wall conditioning rate at uragan-2m |
| author |
Baron, D.I. Chernyshenko, V.Ya. Korovin, V.B. Kramskoy, E.D. Maznichenko, S.M. Shtan, A.F. Solodovchenko, S.I. |
| author_facet |
Baron, D.I. Chernyshenko, V.Ya. Korovin, V.B. Kramskoy, E.D. Maznichenko, S.M. Shtan, A.F. Solodovchenko, S.I. |
| topic |
Магнитное удержание |
| topic_facet |
Магнитное удержание |
| publishDate |
2013 |
| language |
English |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Измерение скорости чистки камеры Ураган-2М Вімірювання швидкості чищення камери Ураган-2М |
| description |
An experiment on chamber RF cleaning for 12 hours a day during 2 weeks with the subsequent vacuum pumping out was carried out. The plasma was produced by the UHF generator with the frequency of 2.4 GHz. Afterwards, the VHF generator working at the frequency of 132 MHz in a continuous mode was turned on and continued to work independently. The process of wall conditioning involved filling the chamber with H₂ under the pressure range inside the chamber of (1.8…2.0)·10⁻⁴ Torr. During the process of radio-frequency (RF) chamber cleaning the pumped out gas was condensed on the cryogenic trap surface. Afterwards the trap was cut off, heated up and the gas pressure Pg inside the cut off trap chamber was measured. The Pg dependence on both discharge power and condensation time period is analyzed. As a result of the RF cleaning the Pg pressure was reduced by 4…5 times. The vacuum pumping out speed was measured when filling the vacuum vessel with propane and nitrogen.
Был проведен эксперимент по чистке стенок камеры в течение 2 недель по 12 часов в день с последующей откачкой камеры. Плазма создавалась СВЧ-генератором с частотой 2.4 ГГц и затем включался УКВ-генератор, работающий на частоте 132 МГц в непрерывном режиме, который в дальнейшем работал самостоятельно. Чистка производилась с напуском водорода в диапазоне давлений в камере (1.8...2.0)×10⁻⁴Торр. В процессе чистки камеры УКВ-разрядом производилась конденсация образовывающегося внутри камеры газа на охлажденную поверхность азотной ловушки. Затем ловушка отсекалась от насоса и от камеры установки, проводилось ее отепление и измерялось давление газа Pg в отсеченной камере ловушки. Показана зависимость Pg от мощности разряда и длительности конденсации. По результатам эксперимента отмечено снижение значений Pg в 5...6 раз. Проведено измерение скорости откачки вакуумной системы для пропана и азота.
Було проведено експеримент з очищення стінок камери на протязі 2 тижнів по 12 годин на день з наступною відкачкою камери. Плазма створювалась НВЧ-генератором з робочою частотою 2.4 ГГц, після цього вмикався УКВ-генератор, що працював на частоті 132 МГц у безперервному режимі, який надалі працював самостійно. Очищення проводилось з напуском водню у діапазоні тиску в камері (1.8...2.0)×10⁻⁴ Торр. Протягом процесу чищення камери УКВ-розрядом проводилась конденсація газу, що створюється в камері, на охолоджену поверхню азотного уловлювача. Потім пастка відтиналася від насоса і від камери установки, проводилося ії утеплення й вимірювався тиск газу Pg у відсіченій камері пастки. Показано залежність Pg від потужності розряду та тривалості конденсації. За результатами експерименту відмічено зниження значень Pg у 5...6 разів. Проведено вимірювання швидкості відкачки вакуумної системи для пропану та азоту.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/109253 |
| citation_txt |
Measurements of wall conditioning rate at Uragan-2M / D.I. Baron, V.Ya. Chernyshenko, V.B. Korovin, E.D. Kramskoy, S.M. Maznichenko, A.F. Shtan, S.I. Solodovchenko // Вопросы атомной науки и техники. — 2013. — № 1. — С. 21-23. — Бібліогр.: 3 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT barondi measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT chernyshenkovya measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT korovinvb measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT kramskoyed measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT maznichenkosm measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT shtanaf measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT solodovchenkosi measurementsofwallconditioningrateaturagan2m AT barondi izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT chernyshenkovya izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT korovinvb izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT kramskoyed izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT maznichenkosm izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT shtanaf izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT solodovchenkosi izmerenieskorostičistkikameryuragan2m AT barondi vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m AT chernyshenkovya vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m AT korovinvb vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m AT kramskoyed vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m AT maznichenkosm vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m AT shtanaf vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m AT solodovchenkosi vímírûvannâšvidkostíčiŝennâkameriuragan2m |
| first_indexed |
2025-11-25T23:07:34Z |
| last_indexed |
2025-11-25T23:07:34Z |
| _version_ |
1850578456363925504 |
| fulltext |
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №1(83) 21
MEASUREMENTS OF WALL CONDITIONING RATE AT URAGAN-2M
D.I. Baron, V.Ya. Chernyshenko, V.B. Korovin, E.D. Kramskoy, S.M. Maznichenko,
A.F. Shtan, S.I. Solodovchenko
Institute of Plasma Physics NSC “Kharkov Institute of Physics and Technology”, Kharkov, Ukraine
An experiment on chamber RF cleaning for 12 hours a day during 2 weeks with the subsequent vacuum pumping
out was carried out. The plasma was produced by the UHF generator with the frequency of 2.4 GHz. Afterwards, the
VHF generator working at the frequency of 132 MHz in a continuous mode was turned on and continued to work
independently. The process of wall conditioning involved filling the chamber with H2 under the pressure range
inside the chamber of (1.8…2.0)·10-4 Torr. During the process of radio-frequency (RF) chamber cleaning the
pumped out gas was condensed on the cryogenic trap surface. Afterwards the trap was cut off, heated up and the gas
pressure Pg inside the cut off trap chamber was measured. The Pg dependence on both discharge power and
condensation time period is analyzed. As a result of the RF cleaning the Pg pressure was reduced by 4…5 times. The
vacuum pumping out speed was measured when filling the vacuum vessel with propane and nitrogen.
PACS: 52.80.Pi, 52.77.Bn, 81.65.-b.
INTRODUCTION
Uragan - 2M is a medium size stellarator with the
reduced ripples. It is characterized by the torus major
radius R=170 cm, the plasma minor radius rp<24 cm,
and by the toroidal magnetic field B0 < 2.4 T [1].
The chamber is made of stainless steel. The chamber
volume is 3.88 m3, the volume occupied by the plasma
is 1.48 m3. According to the calculations, the total
chamber and drainage branch pipes volume is 4.2 m3.
Uragan-2M chamber is pumped out by 3 turbo-
molecular pumps. There is a cryogenic trap in the input
branch pipe of one of the pumps.
DESCRIPTION OF THE EXPERIMENT
It is known that under RF cleaning CO, H2, H2O,
СН4 volatile species are found in the pumped out gases
[2]. And when cooling the cryogenic trap with liquid
nitrogen, only some of these gases will condense at its
surface [3].
An experiment on chamber RF discharge cleaning
for 12 hours a day during 2 weeks with the subsequent
vacuum pumping out was carried out. The plasma was
produced by the UHF generator with the frequency of
2.4 GHz. Afterwards, the VHF generator operating at
the frequency of 132 MHz in a continuous mode was
turned on and continued to work independently. The
very high frequency generator is based on "GI-4А" tube
according to the single-cascade generator schema and
operates in continuous mode at frequencies
132…136 MHz. The anode voltage varied from 2.5 to
3.5 kV. The generator is connected to the frame-type
antenna with water cooling.
The RF wall conditioning made in atmosphere of
hydrogen (H2) in the pressure range inside the vacuum
chamber of (1.8…2.0)×10-4 Torr, magnetic field is in the
range 200…600 G.
The effectiveness of such cleaning was estimated by
the following method. During the process of radio-
frequency (RF) chamber cleaning the pumped out gas is
condensed on the cryogenic trap surface. Afterwards the
trap was cut off from the vacuum chamber and heated
up. The volume of the cut-off segment is about 52 l, the
volume of cryogenic trap is 2.7 l, the condensation
surface is 0.105 m2.
Along with the trap surface temperature increase the
pressure inside the cut off trap chamber was increasing
due to condensate evaporating from the surface.
The gas pressure Pg in the cut-off segment after the
trap heating depends on the amount of gas, which was
pumped out of the vacuum vessel and condensed on the
trap surface.
Fig. 1 shows that the more generator power during
RF discharge and the longer condensation period are –
the larger the Pg gas pressure is. The effectiveness of
vacuum vessel wall conditioning method could be
estimated by the monitoring of changes in Pg values.
0 20 40
0,0
0,2
0,4
0,6
Pr
es
su
re
, T
or
r
Time, min
2,5 hours, 1kW
1 hour, 1kW
1 hour, 0,8kW
Fig. 1. The Pg gas pressure inside the closed trap during
the heating
At the first stage of the experiment method
functionality was checked and its sensitivity was
defined.
22 ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №1(83)
The Pg pressure not more than 5·10-1 Torr was achieved
experimentally by changing the duration of ‘exposing’
(i.e. the condensation time). The pressure was measured
by the thermocouple pressure-gauge. It was
experimentally shown that this method allows to keep
track of quantitative changes of the wall conditioning
process. Besides, the duration of ‘exposing’ must be
around 1 hour both for VHF and UHF modes. 1 hour
time period was, therefore, chosen for further
experiments.
RESULTS OF EXPERIMENTS
The same method was used for measuring a wall
outgassing along with H2 filling. The Pg in this case was
0.003 Torr, which is almost one thousand times less
than under different variations of RF wall conditioning.
0 20 40 60
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Pr
es
su
re
P
g,
T
or
r
Time, min
Fig. 2. The experiment on VHF discharge cleaning. Red
line – the Pg pressure before the experiment. Black lines
– the last three days of the experiment
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0,0
0,1
0,2
0,3
Pr
es
su
re
P
g,
T
or
r
Experiments
Fig. 3. Propane pressure – after heating up the trap.
Experiments №1-5 under Pvv=1·105 Torr, № 6 under
Pvv=5·10-5 Torr, №7…9 under Pvv=1·10-4 Torr
At the next stage of the experiment the method was
verified for hydrocarbons. Propane (С4Н10) was chosen
as a test gas. The method of constant pressure [3] was
used to define the speed of propane filling the chamber
under the simultaneous pumping out by three pumps
(when the trap is refrigerated). The measurements have
shown that the gas pumping speed was 42 l/s under the
Pvv chamber pressure of 1·10-4 Torr, and Q=53 l/s when
Pvv=1·10-5 Torr. This gas pumping speed Q values
matched with the Pg gas pressure values of 0.3 Torr and
0.05 Torr correspondingly (see Fig. 3).
The same method was applied to estimate the
pumping speed for nitrogen.
Experimental results for VHF conditioning and propane
pas fuffing
Parameters
Pressure
after
heating of
trap,
Pg Torr
Gas
pumping
out speed,
l/s
Pressure in the
vacuum
vessel,
Pvv Torr
VHF
(Start)
0.6
VHF
(Finish)
0.12…0.16
UHF 0.2…0.3
(1.8…2.0)×10-4
Propane 0.3 42
Nitrogen 0.003 245
1.0×10-4
The main results of the experiment are given in the
Table. On the 10th day of the experiment on continuous
VHF discharge the Pg pressure was reduced by
4…5 times (0.6 and 0.12…0.16 Torr) (Fig. 2). At the
initial stage of the experiment the Pg values were larger
than at the stage of adding propane. This fact shows that
the gas pumping out speed under such modes of wall
conditioning is insufficient.
REFERENCES
1. V.E. Moiseenko et al. // Plasma Physics. 2009, v. 35,
p. 901-906; Plasma Physics Reports (35). 2009, p. 828-
833.
2. A. Sagara et al. Wall Conditioning at the Starting
Phase of LHD // NIFS (Natl Inst Fusion Sci). 1999,
№ 586, p. 263-267.
3. L.N. Rozanov. Vacuumnaya tekhnika. M.: «Vischaya
shkola», 1990, p. 121,128-130, 173-175 (in Russian).
Article received 10.10.12
ISSN 1562-6016. ВАНТ. 2013. №1(83) 23
ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ ЧИСТКИ КАМЕРЫ УРАГАН-2М
Д.И. Барон, В.Я. Чернышенко, В.Б. Коровин, Е.Д. Крамской, С.М. Мазниченко, А.Ф. Штань,
С.И. Солодовченко
Был проведен эксперимент по чистке стенок камеры в течение 2 недель по 12 часов в день с
последующей откачкой камеры. Плазма создавалась СВЧ-генератором с частотой 2.4 ГГц и затем включался
УКВ-генератор, работающий на частоте 132 МГц в непрерывном режиме, который в дальнейшем работал
самостоятельно. Чистка производилась с напуском водорода в диапазоне давлений в камере (1.8...2.0)×10-4Торр.
В процессе чистки камеры УКВ-разрядом производилась конденсация образовывающегося внутри камеры
газа на охлажденную поверхность азотной ловушки. Затем ловушка отсекалась от насоса и от камеры
установки, проводилось ее отепление и измерялось давление газа Pg в отсеченной камере ловушки.
Показана зависимость Pg от мощности разряда и длительности конденсации. По результатам эксперимента
отмечено снижение значений Pg в 5...6 раз. Проведено измерение скорости откачки вакуумной системы для
пропана и азота.
ВІМІРЮВАННЯ ШВИДКОСТІ ЧИЩЕННЯ КАМЕРИ УРАГАН-2М
Д.І. Барон, В.Я. Чернишенко, В.Б. Коровін, Є.Д. Крамський, С.М. Мазніченко,
А.Ф. Штань, С.І. Солодовченко
Було проведено експеримент з очищення стінок камери на протязі 2 тижнів по 12 годин на день з
наступною відкачкою камери. Плазма створювалась НВЧ-генератором з робочою частотою 2.4 ГГц, після
цього вмикався УКВ-генератор, що працював на частоті 132 МГц у безперервному режимі, який надалі
працював самостійно. Очищення проводилось з напуском водню у діапазоні тиску в камері (1.8...2.0)×10-4 Торр.
Протягом процесу чищення камери УКВ-розрядом проводилась конденсація газу, що створюється в камері,
на охолоджену поверхню азотного уловлювача. Потім пастка відтиналася від насоса і від камери установки,
проводилося ії утеплення й вимірювався тиск газу Pg у відсіченій камері пастки. Показано залежність Pg від
потужності розряду та тривалості конденсації. За результатами експерименту відмічено зниження значень Pg
у 5...6 разів. Проведено вимірювання швидкості відкачки вакуумної системи для пропану та азоту.
|