Энергоприемник дивертора термоядерного реактора с магнитным удержанием

Энергоприемник дивертора термоядерного реактора с магнитным удержанием

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭНЕРГОПРИЕМНИК ДИВЕРТОРА ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С МАГНИТНЫМ УДЕРЖАНИЕМ, вьтолненный в виде кольцевой платы с установленными на ней симметрично .тносительно оси реактора охлаждаемыми приемными пластинами, отличающийся тем, что, с целью повьшения срока службы, пластины выполнены плоскими, причем каждая пластина расположена по всей ширине платы под углом наклона «С относительно радиальной линии, пересекающей ее на половине ширины кольцевой платы, выбранном из условия: RR arcsin(-sin«t) - arc8in( х «-5 X sini) arcsin(r8in io) R - 2 ... R ... 2 - arcisn(-sinoio) I R+z г где. n - число пластин R - средний (Л радиус кольцевой платы; h - ширина кольцевой платы; с/ - угол между магнитной силовой линией в зоне энергоприемника и радиальной линией, пересекающей ее на половине ширины кольцевой платы. со со 100

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

OO

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ l

1 с,р

ТЛ,:с » ; ..:

Р

+ ., .с,с с,с,с", с

Ф вЂ” — с»»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2988562/18-.25

f .(22) 04.08.80 (46) 15.11.88. Бюл. В 42 (72) И.В.Мазуль, Г.Л.Саксаганский и Д.В.Серебренников (53) 533.9(088.8) (56) Badger В. et. al. UKNAK III

UWFDN-!50; Univ. Wisconsin, 1976, р. 20.

TETR, UWFDM-191, Univ, Wisconsin, 1977, р. 1!.

Vang T ° F. et. al. Westinghouse

Compact Poloidal Divertor. Reference

Design, WFPS-ТМЕ-042, 1977, р. 5-!О. (54) (57) ЭНЕРГОПРИЕМНИК Д ВЕРТОРА ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА С МАГНИТНЫМ

УДЕРЖАНИЕМ, выполненный в вцце кольцевой платы с установленными на ней симметрично, тносительно оси реактора охлаждаемыми приемными пластинами, отличающийся тем, что, с целью повьппения срока службы, пластины выполнены плоскими, причем каждая пластина расположена по всей ширине платы под углом наклона 4Ь относительно радиальной линии, пересекающей ее на половине ширины кольцевой платы, выбранном из условия:

R .. R

arcsin(sink) — arcsin(к

R—

R+2

x sink) arcsin(1 вiп

К-2

R . 2а — arcisn(hsing,) — -„R+—

2 где n — число пластин, R — - средний радиус кольцевой платы, h — ширина кольцевой платы,

1039386

Изобретение относится к электрофизическому аппаратостроению, в частности к диверторным устройствам тер-. моядерного реактора (ТЯР) с магнитным 5 удержанием.

Проблема создания надежного энергоприемника дивертора состоит в обеспечении длительного (10 лет) безаварийного съема больших мощностей, fp, приносимых плазмой из разрядной ка- меры в диверторную, в условиях разрушающего конструкцию воздействия ионов. плазмы и ограниченного пространства, пригодного для размещения энергопри- 15 емника.. Известно, несколько вариантов устройства энергоприемника полоидального дивертора. В одних в качестве тепловоспринимающей поверхности (с охлаждением или без него) предла- gp гается использовать сменную пленку жидкого металла (Li, например) или движущуюся металлическую фольгу, в других эта поверхность является стационарной, выполнена нз металлическо-25

ro листа или,набора труб и охлаждает- - ся. Указанные варианты имеют существенные недостатки. В случае сменной тепловоспринимающей поверхности конструктивно сложным и ненадежним явля-Зо ется узел ввода в вакуум и приема жидкого металла или узел, обеспечивающий герметичность хладагента, охлаждающего фольгу. Кроме того, поведение жидкометаллической пленки в сипьных магнитных полях мало изучено и не позволяет представить надежной конструкции энергоприемника. В энергоприемнике второго типа стационарная тепловоспринимающая поверхность, обладая4О сравнительно малой площадью, испытывает высокие удельные тепловые и корпускулярные нагрузки и имеет неприемлемо малый срок службы. Для увеличения срока службы приемного устройства45 необходимо максимально увеличить приемную поверхность.

Известен энергоприемник дивертора

ТЯР с магнитным удержанием, выполненrarA в виде кольцевой платы, с уста..новленными на ней симметрично относительно оси реактора охлаждаемыми при-; емными пластинами. Приемник выполнен в виде сотовой структуры, стоящей на пути плазмы, и представляет собой два независимых модуля, разделенных между

55 собой геттерным насосом. Каждый из модулей воспринимает. поток плазмы, падающей с одной стороны. Существенным недостатком описанного устройства является то, что пластины каждого модуля воспринимают нагрузку лишь одной своей стороной, т.е. рабочая поверхность устройства вдвое меньше фактической. Другой недостаток устройства заключается в переносе распыленного материала пластин вглубь сот, в результате чего будут засоряться как каналы, ведущие к геттерному насосу, так и сорбирующие поверхности насоса. Эти недостатки снижают срок службы указанного энергоприемннка.

Целью изобретения является повышение срока, службы энергоприемника за счет эффективного увеличения рабочей поверхности приемника.

Указанная цель достигается тем, что в энергоприемнике термоядерного реактора с магнитным удержанием, выполненном в виде кольцевой плати с установленными на ней симметрично относительно оси реактора охлаждаемыми приемными пластинами, пластины приемника выполнены плоскими, причем каждая пластина расположена на всей ширине платы под углом наклона относительно радиальной линии, пересекающей ее на половине ширины кольцевой платы, выбранном из условия:

arcsin(sinL) — arcsin x

R-2

R .. R х („зin<) = arcsin(hsin4o)—

R+—

К-2

R . 2à — arcsin(- sin 4 )

h и

2 где и —; R — средний радиус кольцевой плати; h — ширина кольцевой платы; 4 — угол между магнитной силовой линией в зоне энергоприемника и радиальной линией, пересекающей ее на половине ширины кольцевой платы.

На фиг.1 изображен энергоприемник, на фиг.2 — принцип работы энергоприемника.

Энергоприемник представляет собой приемные пластины 1 с каналами охлаждения, установленными на кольцевой плате 2, разделяющей диверторную 3 и разрядную камеры 4. Приемник работает следующим образом. Поток плазмы из плазменного шнура 5 выносится з 1ОЗЫ вдоль силовых линий магнитного поля

6 в диверторную камеру, где после нейтрализации на, приемных пластинах откачивается вакуумными насосами поверхностного действия 7. Поток частиц

5 плазмы 8, движущихся вдоль MRFHHTHblx силовых линий 9, приемными пластинами разбивается на зоны. Частицы, поступившие в приемник из эоны 10, будут 1р взаимодействовать с пластиной 11, а частицы, поступившие из зоны 12, упадут на пластину 13. Аналогично будет происходить взаимодействие в других зонах (каналах). Таким образом рабо- 15 тают обе стороны каждой пластины.

Угол наклона пластин и радиальной линии кольцевой платы зависит от соответствующего угла для силовых линий магнитного поля a и от числа 2о пластин и и выбирается иэ условия, непрозрачности приемника для потока плазмы. Совместно с требованием отсутствия затенения пластинами друг друга это условие можно математически 25 записать следующим образом (фиг.2)

arcsin(sind) — arcsin x

R-2 зо х (— si ) = arcsin(з п,)—

R+—

R ——

2п — arcsin(-sind,) — — "

h u

R+2 35

Предлагаемый энергоприемник имеет следующие преимущества перед известным. Так как у любой пластины приемника работают обе поверхности, его рабочая поверхность существенно выше, чем у известного энергоприемника. При этом, при тех же габаритных размерах значительно увеличивается тепловоспринимающая поверхность, что позволяет снизить энергонапряженность устройства и увеличить его срок службы.

Дополнительный эффект, получаемый в предлагаемом устройстве, состоит в том, что поскольку в каналах, образованных любыми соседними. пластинами, существуют потоки плазмы во встречных направлениях, распыленные со стенок пластин атомны материала будут переноситься с одной пластины на другую и обратно. В результате повышается однородность утонения пластин при распылении и увеличивается нх срок службы.

Геттерные насосы, по-видимому, целесообразнее располагать в стороне от энергоприемника с тем, чтобы обеспечить защиту сорбнрующих поверхностей как от распыленного материала, так и от теплового излучения. !

Повышение срока службы энергоприемника уменьшает частоту его замены, что ведет к значительному сокращению дорогостоящих простоев реактора.

1039386

Составитель Б.Зверев

Техред И.Верес

Корректор О.Кравцова

Редактор Н.Сильнягина

Подписное

Тирах 395

Заказ 5573

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5!!р::и. я" дственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. !1роектная, 4