中性束系统大抽速低温泵的基本结构
通常低温泵由以下几个部分组成：(1)4.2~20 K温度的冷面;(2)60~80K温度的热屏蔽层（辐射屏蔽层）；(3)连接到辐射屏蔽的挡板;(4)冷却回路;(5)在常温下的容器；(6)其它部分冷面;(7)测量，电源等部分。
在HL-2A NBI上的钛泵布置如图3 所示。因为前期HL-2M中性束束线的方箱将可能沿用现有HL-2A NBI的真空室结构，所以低温泵的位置就是现在钛泵所在的位置，在两侧只有预留约10~25mm 的安装空间。液氦和液氮将被用来作为工作气体。原来钛泵吸附器方箱尺寸为：高1800mm，长1000mm，宽220mm。扣除安装空间后，实际低温泵主体可以采用的最大尺寸为：高1750mm，长950mm，宽200mm。
1. 离子源2.中性化器3.钛泵4.偏转磁铁5.钛泵6.热测靶
图3 在HL-2A NBI上的钛泵布置示意图
中性束上的低温泵主体结构示意图如图4所示，图5示意性显示HL-2M NBI用低温泵的液氦和液氮两个温度回路。首先是低温面的低温回路（ 低温面如图4显示），这其实就是实际的泵组部分，其次是较高的温度的辐射屏蔽回路部分（见图4）。在初步设计中一共有3个的独立的泵体部分，2个大的完全一样（如图3中3的位置），1个较小尺寸的（如图3中5的位置）；设计氢吞吐量为5 Pa·m3/s(H2)，单个泵体的理论抽气速度约为259m3/s。设计能在一定高真空压力条件能够保持超过4h的运行而不需要再生。
（左：整个主体；右：侧面）
图4中性束上的低温泵主体示意图
图5 液氦和液氮回路示意图
低温泵的总的冷面约为3.4m2。采用活性炭吸氢的能力需要达到25,000Pa·m3/(kg 吸附)（这主要和我们采用的活性炭涂层有关）;对于单位面积冷面上，相当于1Pa·m3/cm2。活性炭涂层单个泵体要达到约2.7m2。对于中性束实验，需要泵组在4h内建立大概10-3~10-4 Pa的真空。该低温泵在低温板上用液氦冷却到名义上的4.5K，用液氮在折流板上冷却达到名义上的77K。再生过程时，加热低温板时使用电加热办法达到约100K，他们将释放累积的氢气。再生过程中，辐射屏蔽上使用液氮保持在约77K。这样保护冷凝表面对抗红外辐射，在泵处于室温条件下时，该77K挡板有以下几个功能：
(1)在真空容器中保护凝结表面对抗辐射;
(2)凝结水蒸汽;
(3)传输气体接近凝结表面。
离心泵被用来强制液氦在饱和压力下通过低温面。因此，主要冷却过程是由液氦汽化的过程实现的；液态和气态的氦流，在串联的各低温面上，强烈的影响着压降比; 此外，还影响了在不同的运作情况下的热负荷 。总的来说前侧的低温泵被设计为V 字型（肩章型）折流板，折流板投影面积约为1.7m2，夹角为90°，可以查真空手册知道此时的流导概率为0.48，折流板结构如图6显示。辐射屏蔽是由位于低温泵上方的有液面控制的冷却液氮池来进行（参见图4右侧所示）。冷却回路如图5所示，初步考虑了500L存储液氮和液氦的低温杜瓦结构。
图6 77K的V字型折流板的机械结构
关于V字型折流板的基本结构，如图6所示；需要注意的是为了提高辐射率，这个V字型挡板还需要黑化；IPP是采用Al2O3/TiO2陶瓷来进行的黑化处理。
另一个关键技术是活性炭涂层技术。在这方面，德国FZK已经投入实施并取得成功的结果。他们为ITER研制的活性炭低温吸附面试验原型如图7 所示，IPP NBI采用的活性炭低温吸附面试验原型也是极为类似的结构，这种方式特别是对氢气非常有效（当然前提要考虑热负荷）。在日本JT-60 NBI低温泵上，采用的铝涂层绗缝不锈钢板作为此用途。
图7 ITER采用的活性炭低温吸附面试验原型
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