中性粒子束注入诊断装置(Diagnostic Neutral Beam,简称DNB),是HT–7超导托卡马克装置上一种重要的等离子体诊断方法。在工程上需要满足诸多条件,其离子源用高纯氢气的制备与供给是最基础的条件之一。离子源用气包括离子源弧室电离用气和中性化室补气两部分。进入弧室的氢气在灯丝热致发射电子的轰击和起弧电压的共同作用下电离成等离子体,经加速电场的作用,等离子体中的部分带正电荷成分被加速引出。从物理分析方面有用的产额成分主要是质子,这就要求离子源弧室电离用气体的纯度要足够高,而杂质气体进入弧室被电离引出将产生低品质束流,严重影响束线打入托卡马克内部。设计了DNB诊断中性束装置进气系统回路。实验过程中发现HGD-500型氢气发生器所产氢气成分中约含1%的水的成分,为了获取超纯氢气(大于6N)的纯化,采用了低温吸附法设计冷阱运行在低压力(小于0.4MPa),且连续获取稳定大流量(大于50m3/h)超纯氢气。在设计中根据气体发生原料中氢所含杂质的情况,选用合适的吸附剂在低温下循环吸收和解吸氢中的杂质。以电解氢或纯度为99.9%的工业氢为原料,采用低温吸附法可以制取纯度为5N～6N的高纯氢和超纯氢。一般来说,吸附温度越低,吸附剂的平衡吸附量越大,被吸附物质在气相中的平衡分压越小。通常以液氮做冷源,吸附操作温度在-196℃。利用实验室口径65mm容积40L的液氮杜瓦,根据氢气杂质主要是水容易被冷凝吸附,被吸附时在气相中的平衡分压非常小根据这一情况,设计直径60mm的有吸附滤水结构的密封容器,把这一容器浸入杜瓦液氮中组成一超低温吸附型氢气纯化器。冷阱心部滤水容器如图所示:主要由1、蓄冰槽2、大滤气螺杆3、螺杆心孔4、螺杆套5、出气高压针阀6、进气高压针阀7、超高真空档板阀组成。在此基础上,设计安装了包括氢气纯化装置的DNB诊断中性束装置进气系统回路。该系统产气的工作过程是:对进气系统线路进行检漏;烘烤进气系统线路并抽真空清除残余气体;对冷阱降温;通过冷阱向进气线路中的储气罐产气,通过冷阱滤除水的成分;最后通过RGA质谱分析检测氢气中各成分的含量,分析结果显示获得了满足要求的氢气纯化效果。制备后的储气罐容积30L存储压力0.3MPa,DNB装置一次放电束流引出需要约1000PaL的气体量,储藏氢气量可以满足HT-7超导托卡马克一轮实验周期约3000次诊断中性束弧流放电引出。