Термоядерная установка

Термоядерная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советски к

Социалистических

Республик (11) 529717

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено1701.75 (21) 2097355/26-25 с присоединением заявки ЭЙ— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 05,1077,Бюллетеиь Эй 41 (51) N. Ka.

Н 05 Н 1/00

Г441ДВРВтВВВВНВ ВВИВтВт

6ВВВТВ ИВВВВТВВВ 666F

ВВ 6444» ВВйрВТВВВВ

В Впритий (53) )ГДЕ 633,9.07 (088.8) (45) Дата опубликования описания 171177 (72) Авторы изобретения

М.N.Áoëüøàêîâà, Е.Н.Изотов, A.Å.Càìàðèí и В.Н.Одинцов (71) Заявитель

ТЕРМОЯДЕРНАЯ УСТАНОВКА (541

Изобретение относится к элекгуофизической аппаратуре, в частности к устройствам для получения высокотемпературной плазмы.

Для получения высокотемпературной 5 плазмы в настоящее время широко используют термоядерные установки типа токамак, содержащие прогреваемую разрядную камеру, размещенную внутри толстостенного кожуха, имеющего не- 10 сколько экваториально-меридиональных герметизированиых разрезов. Для предохранения герметиэирующих прокладок от прямого теплового излучения разрядной камеры их защищают местными 15 экранами, установленными но периметру экваториально" меридиональных разрезов кожуха в виде металлических полосок, перекрывающих разрезы - 1 (1

Однако такая конструкция.теплозащиты пригодна для эксплуатации только в термоядерных установках, где име- . ют место периодические кратковременные прогревы разрядной камеры с целью И вакуумной высокотемпературной тренировки. При возрастании теплового потока на стенки кожуха водяным охлаждением не удается предотвратить выгорание прокладок. 30

Известна термоядерная установка типа окамак, содержащая размещенную в обмотках продольного магнитного поля высокотемпературную разрядную камеру, охватынаемую охлаждаемым кожухом, герметизированным по экваторналЬно-меридиональньм разрезам, и отделенную от него вакуумным промежутком, в котором размещены экраны, образующие локальную теплозащнту (2) .

Такое исполнение теплозащиты лишь частично предохраняет герметизирующие прокладки от теплового излучения разрядной камеры и не может быть использовано в термоядерных установках. Кроме того, учитывая, что наружный кожух безвозвратно поглощает излучаемый. разрядной камерой тепловой поток, хо . торый постоянно отводится системой охлаждения, значительно возрастают нФ только мощности системы охлаждения, но и затраты электроэнергии на нагрев и поддержание высокой температуры разрядной камеры в процессе эксплуатациь термоядерной установки.

Цель изобретения — уменьшение коэффициента теплопередачи теплозащиты и снижение энергетических затрат на прогрев камеры.

529717

Для этого в предлагаемой установке теплозащита выполнена в виде многослойного тороида из последовательно расположенных отражающих сегментов, образующих многослойные полоидальные секции, смещенные в вертикальной плоскости относительно одна другой и механически связанные между собой и разрядной камерой с сохранением двух степеней свободы, причем каждая секция электрически и термически изолированы одна от другой, а каждый сегмент выполнен с двусторонним покрытием из диэлектрического материала, повышающего его отражательные свойства, например из термоцемента на основе ЛОНГО, На чертеже представлен тороидальный токамак без обмоток продольного магнитного поля.

Высокотемпературная разрядная камера 1 расположена внутри толстостенного кожуха 2, охлаждаемого водой, протекающей по каналам 3 охлаждения.

На разрядног камере смонтирована теп лозащита, выполненная из отдельных 25 тонкостенных экранов 4, повторяющих форму разрядной камеры. Каждый экран представляет собой сектор с углом раскрытия не более 15О и изготовлен из жаропрочного сплава, например мо- ЗО либденового. Каждый сектор имеет зиги для придания ему жесткости, необходимой при восприятии нагрузок, вызванных взаимодействием токов, индукцированных в нем плазменным током, с внешним магнитным полем, и для компенсации температурных деформаций при изменении его температуры, а на торцах — прорези для крепления к изоляторам 5. На каждый экран нанесено двустороннее покрытие из диэлектрического материала, обладающего высокими отражательными свойствами. В качестве такого материала можно исполь- зовать термоцемент на основе А р0з который обладает хорошими электроизоляционными свойствами и высокой жаростойкостью.

Изоляторы 5 установлены на разрядной камере и служат.для крепления тор цОв экранов. Каждый сектор экрана взаимно перекрывается и образуется многослойный тороид. Количество слоев рассчитывают так, чтобы тепловой поток на толстостенный кожух не превышал допустимой мощности системы индукционного нагрева. для исключения электрического замыкания между экранами тороид разрезан в вертикальной

Плоскости на две многослойные полоидальные секции, причем каждая сек- ЕО ция радиально смещена относительно одна другой и жестко скреплена изоляторами 6, которые опираются на толстостенный кожух. Такое смещение полоицальных секций позволяет образойать 65 разомкнутые каналы для вакуумной откачки промежутка между разрядной камерой и толстостенным кожухом без ухудшения качества экранирования.

Теплозащита работает следующим образом. При нагреве разрядной камеры тепловой поток с ее поверхности воспринимается первым слоем теплового тороидального экрана и за счет его высокой отражательной способности частично отражается на стенки разрядной камеры (что позволяет снизить энергозатраты на нагрев разрядной камеры), частично поглощается экраном и нагревает его. Тепловой поток с первого экрана излучается на второй слой тороидального экрана и также частично отражается и частично поглощается им. При этом второй слой нагревается и начинает излучать тепловой поток на третий слой тороидального экрана, и так до тех пор, пока тепловой поток с последнего слоя не будет излучаться на толстостенный кожух.

В результате отражения и поглощения экранами теплового излучения разрядной камеры на каждом слое устанавливается своя равновесная температура, причем тепловое излучение последнего слоя поглощается охлаждаемым водой толстостенным кожухом, температура которого позволяет обеспечить термостойкость герметизирующих прокладок и удобство обслуживания термоядерной установки в целом. Надежность работы экранов и исключение их электрического замыкания между собой обеспечиваются смещением экранов относительно один другого, созданием с помощью зигов необходимой жесткости и двусторонним покрытием экранов диэлектрическим материалом.

Продольная температурная деформация экранов компенсируется зигами, а поперечная температурная деформация выбирается прорезями в местах крепления секторов с изоляторами 5, что позволяет экранам дышать в продольном и поперечном направлениях, т.е. обеспечиваются две степени свободы для перемещения экранов.

Формула изобретения

Термоядерная установка, содержащая размещенную в обмотках продольного магнитного поля высокотемпературную разрядную камеру, охватываемую охлаждаемым кожухом, герметизированным по экваториально-меридианальным разрезам, и отделенную от него вакуумным промежутком, в котором размещены экраны, образующие теплозащиту, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения коэффициента теплопередачи теплозащиты и снижения энер.

529717

Составитель A.Ñàâåëîâ техред М.Левицкая Корректор П.Макаревич

Редактор Т.Иванова

Заказ 4260/5 тираж 1003 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытиЯ

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

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 гетических затрат на прогрев камеры, теплозащита выполнена в виде многослойного тороида из последовательно расположенных отражательных сегментов, образующих многослойние полоидальные секции, смещенные в вертикальной плоскости относительно одна другой и механически связанные между собой и разрядной камерой с сохранением двух степеней свободы, причем каждая сек- 10 ция электрически и термически изолированы одна от другой, а каждый сегмент выполнен с двусторонним покрытием из диэлектрического материала, повышающего его отражательные свойства, например из термоцемента на основе

А г0з .

Источники информации, принятые sv внимание при экспертизе:

1. Краткое описание термоядерных установок ИАЭ им. И.В.Курчатова

Препринт ИАЭ-2314, М., ИАЭ, 1973.

2. Гашев M.A. и др. Основные технические характеристики экспериментальной термоядерной установки " Токамак-3 ", Атомная энергия, т.17, вып.4, 1964, с. 287-294.