Схема питания сверхпроводящейобмотки тороидального поля tepmo-ядерной установки "tokamak

Схема питания сверхпроводящейобмотки тороидального поля tepmo-ядерной установки "tokamak

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик («)711889 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) за"влеио 120678 (21) 2626414/18-25 с присоединением заявки Но— (23) Приоритет—

Опубликовано 15.03.81. Бюллетень Мо 10

Дата опубликования описания 150381 (5!)М. Кл.

С 21 В 1/00

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 621 039,6(088,8) (72) Авторы изобретения

Е.В.Корнаков, Ф.М,Спевакова и A.M.Ñòîëîâ (71 ) За яв и тель (54) СХЕМА ПИТАНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ОБМОТКИ

ТОРОИДАЛЬНОГО ПОЛЯ ТЕРМОЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ-TOKANAKA

Изобретение относится к установкам управляемой термоядерной реакции типа токамак.

Известны ряд способов и основанных е на них схем, позволяющих защитить сверхпроводящую обмотку токамака при аварийном переходе ее в нормальное состояние с целью устранения возможности разрушения обмотки или с целью уменьшения по-0 и терь жидкого гелия, обусловленных тепловыделением в результате перехода.

Одним из наиболее эффективных способов защиты является отключение сверхпроводящей обмотки от источника питания в начале перехода в нормальное состояние с последующнм разрядом этого соленоида на активное сопротивление, расположенное вне криостата (lj .

Эффективность .защиты возрастает с увеличением величины внешнего активного сопротивления, однако при этом возрастает напряжение на токоподводах магнитной системы, что требует, усиления изоляции. Рабочее напряжение на токоподводах и напряжение обмотки относительно корпуса может быть снижено путем секционирования обмотки и шунтирующего ее сопротивления, дальнейшее снижение уровня изоляции обмотки может быть получено заземлением Зй средней точки любого из элементов секции.

Ближайшим техническим решением является схема питания сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки — токамака,. включающая низковольтный источник постоянного тока и последовательно-поочередное соединение секций обмотки.и размыкателей P2) .

По этой схеме, примененной в установке токамак-10, используется секционирование, позволившее снизить изоляцию секций обмотки относительно земли в несколько раз ° В этой системе в замкнутой кольцевой схеме чередуются источники питания и секции обмотки подобно тому, как в предлагаемой схеме чередуются размыкатели и секции обмотки, шунтированные сопротивлениями, Недостатком этой схемы является то, что в случае применения такой схемы для питания сверхпроводящей обмотки с последовательно-поочередным включением размыкателей и секции обмотки, при неодновременном срабатывании размыкателей на секциях обмотки возникают перенапряжения относительно земли. Эти перенапряжения могут существенно превысить напряжение на обмот711889

«))- — ) е ) (8) 4 (10) L,=Ы =О (4) 50 при 1=0, L+0

«Ф, -2т 2 2 т

"« = 13a1О

3 (17) и где R ке, возникающее при идеально одновременно срабатывающих размыкателях.

Целью изобретения является ликвидация перенапряжений на секциях обмотки при неодновременном срабатывании размыкателей в режиме аварийного вывода энергии из сверхпроводя5

4ей обмотки.

Поставленная цель достигается тем, )что каждая иэ секций сверхпроводящей обмотки шунтирована двумя последовательно соединенными одинаковыми по вели- чине сопротивлениями и общая точка этих сопротивлений присоединена к земле.

На фиг.l изображена принципиальная, а на фиг.2 — расчетная схема питания. (э.

Схема питания содержит секции 1, .2,3,4 сверхпроводящей обмотки — источник 5 постоянного напряжения, размыкатели 6,7,8,9 и шунтирующие сопротивления 10,11,12,13,14,15,16,17. 20

Р<абота схемы осуществляется следующим образом.

В секциях 1-4 обмотки при включении источника 5 постоянного напряжения нарастает ток. Для вывода энергии y))) накопленной в секциях 1-4, подается команда на срабатывание размыкателей

6-9, которые размыкаются с некоторым разбросом по времени. Энергия выделяется в сопротивления 10-17.

Рассмотрим процессы в схеме при неодновременном срабатывании размыкателей.

Допустим, первым разомкнулся размыкатель 9.

Расчетная схема приведена на фиг.l, Дифференциальные уравнения, опи- . сывающие контур, имеют вид; а, — ) =O («) 40 д«р. R . я г ««) !«2 «) 0 (2) В момент размыкания раэмыкателя

9 токи во всех секциях одинаковы и рав)ны Х„.

Кз уравнений (1), (2), (3), (4)

« ° < — (е < < е ««<) 7) Ь)

2 f2J 60 («+ — ") — (<- — ) е ) 2 з (b) Напряжения на секциях обмотки (I « -1- —"

«« "«4 05 I и I«« — ) «

4 о - +

В начальный момент при t=0 (9) В дальнейшем токи секций обмотки и напряжения на секциях уменьшаются, Допустим, что в некоторый момент срабатывает раэмыкатель 8. Напряжение на сЕкции 4 обмотки скачком возрастает до величины U4=2RI 4 напряжение каждого вывода секции обмотки относительно земли U4 =R44«где 1 g — .

4Ъ «» 4

)<значение точки i4 в момент 1, l4g 1

В дальнейшем ток «4 спадает по о закону

- — t

2й (11)

4 4 «("Токи в секциях 1,2,3 определяются из следующих дифференциальных уравнений: а,„ — -O

dt ? " 2, К. р

L- ° R«Z-- — — 4 =О Я

dt д «з

d+ «я""3- "г О (и) В момент размыкания размыкателя 8 ток в секции равен 1, а в секциях

2 и 3 I02

Однако в связи с сравнительно, малой величиной времени разброса размыканий размыкателей по отношению к постоянной-времени полагаем, что из (12), (13), (14) получали.

«4

<,=) .—.), z e "") (

2 о

° 1 room -2 А «1+

L

1 R(-2—

1 о (Т ( Li *Li = — -28 -е

3 при t=o, Li =Lis=-10 R.

При срабатывании размыкателя 7 дифференциальные уравнения контуров

° di, + Й --R О (18)

g " 2, "2

@23 . (L — + Ri — Rj =О

<3Ф 2 2 2 (I9) о (2O) .д 1 = (а12 1 Й& tlPH t=0 L< = 1а 1РЯ, 1 ° ) ч ° 21

После срабатывания размыкателя 7 напряжение на секции обмотки 3 скач-. ком возрастает до U n2RI .

3"

После срабатывания размыкателя б напряжения на всех секциях ЦрПрП."-Пр2ВХ, а напряжение каждого токоввода относительно земли не превышает КТО.

Как следует из приведенных выражений, в рассматриваемой схеме напряжение токовводов секций обмотки относительно земли ни в одном из режимов не превышает величины П=I

Использование предлагаемой схемы 35 позволило снизить изоляцию сверхпроводящей обмотки, что упростило конструкцию и уменьшило стоимость установки.

Формула изобретения

Схема питания сверхпроводящей обмотки тороидального поля термоядерной установки.токамака, включающая низковольтный источник постоянного. тока и последовательно-поочередное соединение секций обмотки и размыкателей, отличающаяся тем, что, с целью ликвидации перенапряжений на секциях обмотки при неодновременном срабатывании размыкателей в режиме. аварийного вывода энергии из сверхпроводящей обмотки, каждая из секций сверхпроводящей обмотки шунтирована двумя последовательно соединенными одинаковыми по величине сопротивлениями и общая точка этих сопротивлений присоединена к земле.

Источники информации, принятые so внимание при экспертизе

1. Зенкевич В.Б., Сычев В.В. Маг 4 нитные системы на сверхпроводниках. Наука, М., 1972, с.136.

2. Рошаль A.Ã. Электромагнитные процессы в схеме с последовательнопоочередным включением преобразователей и секций нагрузки при неравенстве питающих напряжений, препринт

НИИЭФА 5-0355, Л., 1977, с.5 (прототип) .

711889

6) г

Ь. — -а»

66

А

Фиг. 2

Составителв В.Обухов

Техред Ж. Кастелевич Корректор N. Демчик

Редактор Т.Морозова

Подписное филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 1552/41., Тираж 476

ВНЙИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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