Схема питания сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки токамак

Схема питания сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки токамак

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СХЕМА ПИТАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКИ ТОРОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ ТЕРМОЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ ТОКАМАК по авт. свид. № 711889, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности работы установки, кажд,ый резистор выполнен из низкоуглеродистой стали и масса проводника резистора выбрана таким образом, чтобы к концу выделения энергии активное сопротивление резистора ,увеличилось в 1,5-2 раза.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (31) (51)4 6 21 В 1/00

: /

: м1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (Л

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 711889 (21) 3700482/24-25 (22) 13.02.84 (46) 07. 10. 85. Бюл. У 37 (72) Е.В. Корнаков, Ф.М. Спевакова и А.М. Столов (53) 533.9(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

N 711889, кл. Ь 21 В 1/00. (54)(57) СХЕМА ПИТАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКИ ТОРОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ ТЕРМОЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ ТОКАМАК по авт. свид. Ф 711889, отличающаяс я тем, что, с целью повышения надежности работы установки, каждый резистор выполнен из низкоуглеродистой стали и масса проводника резистора выбрана таким образом, чтобы к концу выделения энергии активное сопротивление резистора,увеличилось в

1,5-2 раза. 4

1153708 где R — где 1, где щ— л L

И4

Изобретение относится к установкам, предназначенным для получения управляемой термоядерной реакции.

Известна схема питания сверхпроводящей обмотки тороидального поля тер- S моядерной установки токамака (Ij, в которой источник постоянного тока подключен к цепи, образованной последовательно-поочередным соединением секций сверхпроводящей обмотки и раз-10 мыкателей, причем каждая из секций сверхпроводящей обмотки шунтирована двумя последовательно соединенными резисторами с одинаковым активным сопротивлением и общая точка этих ре- IS зисторов заземлена. Применение резисторов, шунтирующих секции обмотки, позволяет осуществить сравнительно быстрый вывод электромагнитной энергии, накопленной в магнитной системе 20 при аварийном пере. соде части сверхпроводника в нормальное состояние.

Эффективность схемы вывода энергии характеризуется энергией, выделяющейся в обмотке в аварийном режи- 25 ме, при згпанном максимальном напряжении на обмотке, Эта энергия пропорциональна интегралу с=, а.

30 о где - ток секции сверхпроводящей обмотки.

Чем меньше величина k, тем эффективнее схема вывода, 35

Снижение тока происходит по экспоненциальному закону, при котором скорость вывода энергии резко уменьшается с уменьшением тока, Уменьшение скорости вывода энергии приводит к увеличению перегрева обмотки при аварийном выводе, возникновению дополнительных механических напряжений в обмотке и увеличению испарения жидкого гелия, что в конечном счете при прочих равных условиях снижает надежность работы установки, При экспоненциальном спаде тока л о () ток секции сверхпроводящей обмотки в начальный момент вывода; коэффициент самоиндукции секции сверхпроводящей обмотки; активное сопротивление двух резисторов, шунтирую-. щих секцию сверхпроводящей обмотки.

Целью изобретения является повышение надежности работы установки за счет снижения энергии, выделяющейся в сверхпроводнике при аварийном выводе.

Поставленная mesh достигается тем, что в схеме питания сверхпроводящей обмотки тороидального. поля термоядерной установки токамак по авт. свид. Р 711889 каждый резистор выполнен из низкоуглеродистой стати и масса проводника резистора выбрана таким образом, чтобы к концу выделения энергии активное сопротивление резистора увеличилось в 1,5-2 pasa, При таком выполнении резистора энергия, выделенная в обмотке, оказывается меньшей, чем вычисленная по выражению (1).

Рассмотрим процессы, происходящие в схеме,при выводе энергии в резистор, активное сопротивление которого возрастает под влиянием выделенной в нем энергии, Дифференциальное уравнение, описы- вающее контур вывода

a„

C — (1 =О, (2)

Jt где 1 (1) — активное сопротивление двух резисторов, шунтирующих секцию сверхпроводящей обмотки (1 .,(81 ° ." (3) активное сопротивление двух резисторов в начальный момент вывода; температурный коэффициент сопротивления проводящего ма териала резистора; температура проводящего материала резистора; энергия, выделенная в проводящем материале резистора о и с (4) масса проводящего материала резистора; удельная теплоемкость проводящего материала резистора

— (.) iã (5

4R(i) d 9f

dt dt

1153708

Подставляя (5) в (2), получаем и(, 3 --с) R, (6) Где Q $ R имеет место при

Р + <2 2) (7) 1 КС

1 3(

1, 2 е. — -е. "1

2 тто "о 2 ° 2 (9) о+

n1.

Когда вся энергия, накопленная в обмотке, выделится в резисторе, его сопротивление возрастает в К раз.

Из (Э) следует ю (КС 1) т о

W (10)

После подстановки (10)в(9) и преобразований получаем

Ы ткт

L о о где

Максимальное напряжение на зажимах обмотки

"а" 0 3 3(К -1) 2 (12) Составитель В. 17«»

Техред Л.Микеш Корректор Л,Пилипенко

Редактор Л.Утехина

Заказ 7015/1

Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4

Интегрируя (6), получаем

Из (2) и (7) следует

LD; И т: („, м. *;*I).

Из выражения (12) следует, что при (0

К « l. 61 — « Например, при (о м О ттс

k1*2 — I,08 (U1

К =3 — 141

"о макс

С учетом (11) выражение (14) тУ т.,*„,(. (... о 2 К о о е — „СС К -1

С

"о л

2 "o

При КС= 1,5 .К 1 2.0,8t т ° e° . поте ри уменьшаются на 19Х по сравнению с выражением (1)

2 "о

2 * — 0,69, но с учетом возрастания напряжения потери уменьшаются на 25,48Х по сравнению с выражением (1).

В пределе, если обеспечивается спад тока при постоянном напряжении, может быть достигнуто уменьшение потерь на 337, а следовательно, снижается зона распространения нормальной фазы проводника обмотки.

Таким образом, примение нелинейного сопротивления позволяет снизить потери в сверхпровднике и тем самым повысить надежность работы установки.