Лимитер токамака

. РЕСПУБЛИН 09) 01 У зла 1 В 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(56) 1. Долгов-Савельев Г. Г. и ар.Исследование тороидальных разрядов всильном магнитном поле.- ЖЭТФ, т. 38,вып, 2,1960, с. 394-404,2, Вершков В. ВМирнов С. В. Рольпримесей в современных экспериментахна токамаке, "Ядерный синтез, т, 14,1974, с. 383 (прототип).(54)(57) 1. ЛИМИТЕР ТОКАМАКА сдвижущейся приемной поверхностью, снабженный приводом для ее непрерывногоперемещения относительно плазмы, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюуменьшения габаритов устройства путемувеличения его теплоаккумулирующейспособности при одновременном уменьшении загрязнения плазмы, приемная поверхность лимитера выполнена в видекольцевой ленты, натянутой между опорами,2 Лимитерпоп. 1,отличающ и й с я тем, что кольцевая лентавыполнена многозвенной,Изобретение относится к технике, связанной с физикой плазмы и проблемой управляемого ядерного синтеза, и примес няется в качестве нвоплавляемого димитера (пиафрагмы) токамака, позволяющегоисключить поступление в плазму примесей, вслецствие процессов оплавления и испарения приповерхностного слОя димитера при взаимодействии с плазмой.Известны неподвижные диафрагмып токамака, изготовленные из тугопдавкога металла (вольфрама, молибцена, тантала и т.п.) или сплава (вольфрам-молиб цен, вольфрам-рений), Совместно с такими диафрагмами, выполненными в вице мас сивных кольцевых секций и расположенными коаксиально внутренней поверхности разрядной камеры, цополнительно монируются отпедьные секции из графита или стали, перемещаеМые при необхопи мости в препелах 5-10 см от импульса к импудьсу без нарушения ваКууме ЦДанные диафрагмы (димитеры) активно взаимодействуют с плазмой и поэтому подвержены распылению и опдавдению.Зти процессы, протекающие в условиях вакуума, приводят к поступлению в плазму многозарядных примесных ионов, в резуль тате чего увеличивается мощность излучения, приводящая к охлаждению плазмы, З 0Б случае статических (неподвижных вс время импульса) диафрагм (лимитеров) эти крайне вредные для нагрева и терм оизоляции плазмы процессы неизбежны. При этом, ссди эффект распыления З 5 можно уменьшить путом применения материала с малым значением коэффициента распыления, то эффект оплавления приповерхнастного слоя статического лимитетра неустраним. При большой величине плотности потока мощности, поступающего на димитер, происхопит настолько быстрый нагрев цо температуры плавления и испарения тонкого приповерхностного слоя материала, что полностью утрачивают 45 смысл трациционные (с протоком теплоносителя в Обьеме тела) Охлаждающие уст ройс тва.Наиболее близким к прецлагаемому является димитер токамака с движущейся 50 приемной поверхностью, снабженный приводом пля ее непрерывного перемещения относительно плазмы, приемная поверхность которого выполнена в виде циска, При вращении диск взаимопейству-у ет с плазмой своей плоской кромкой (2)Нецостатком известного устройства,.создающим труцности на пути его практичвскогс использования, является то что во избежание оплавления несбхс:Яма большая скорость вращения писка, однако при увеличении скорости вращения возрастает частоте вс;:.действия плазмы на оияи и те же участки поверхности КРОМКИ ДИСКа, В РЕ;.Уг;Ьтатв Этого ТОНКИЙ приповерхностн 1 лй сдсй ц.;сПО температуры плавления за Й-=ь.я,гораздо меньшее ддитедьност. импульсатокамака. Чтобы искл;ить про;асс сплавпения, необходимо увеличить гу инуокружности диска, т,е. его пиаметр,Простой расчет показывает, что паже грине очень высоких параметрах плазмы,достигнутых на цействчоших сегоднятокамаках, диаметр такого диска долженпостигать величиныВ мКроме того,вращающейся диафрагме присуща кривиз-.на; с тороидальным плазменным :Нуромсопрягается выпуклая кромка круг-,(ДИСКа), В ТО ВРЕМЯ Ках фОРМа СОгРЯгаомой кромки псджна быть вогнутой илипрямой.Пель изобретения = уменьшение габаритов устройства путем увеличения еготепдоаккумулируюшей способности приодновременном уменьшении заир.;зненияплазмы,Указанная цель достигается тем, чтов лимите токамака с движущейся приемнойповерхностью, снабженном приводом для еенепрерывного перемещения относительноплазмы, .приемная поверхность выполняет=:ся в виде кольцевой лентынатянутоймежду опорами. Приемная поверхность димитера может быть выгсднена также в випе,п;Огозвенной цепи, например, похожей на гусеницу трак-.тора в которой сами звенья выполняютроль лимитера, иди в вице многорядной це=пл Галдя со звеньями, несуними на себедимитерные пластины. э этом сл;".аеможно использовать различныв конструкционные материалы длзвеньев цепй илимитерных пластин, например титан идив го сплавы,На чертеже схематически показанаконструкцля предлагаемого димитера,выполненная на основе металлическойленты,Металлическая лента ссстспт изведущего катка 1, вспомога.-льных катков 2, ведомого катка 3, зонь. 4 кснтактас плазмой металлической денги 5. Пунк-тиром показана граница зснь 1 взаимодействия лимитера с плазмой цля с.у;аякогда длина дуги, .на которой .роисхоцит10452 50 ных час т иц. Составитель В, буяновРецактор Н. Ковалева Техрец М,Костик Корректор О. Тигор Попписное Заказ 7563/53 Тираж 427 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по пелам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., и, 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3взаимодействие, 8 равна 1/2 и 1/4 доле периметра ведомого катка.На примере приемной поверхности, выполненной в вице ленты из титана рассматривают условия на скорость движения ленты, обеспечиваюгцие отсутствие ее оплавления, где ввецены следующие обозначения;- плина дуги окружности, определяемой областью взаимодейст 15вия плазмы с лимитвром;24 - диаметр малого катка;ЫГ; - диаметр большого катка;д - расстояние между центрамималого и большого катков. 20В ремя прогрева ленты по толщинег. срлТ пу,2 (1) К 25 где, СрДопустимое время взаимодействия лимитера с плазмой, определяемое дсьпустимым изменением температуры 51, при поглощении мощности Р равносЭр 1 Ь( С 5 Т (2)п где 1 - коэффициент, определяющийдолю периметра (8), взаимодействующую с плазмой.Величину оценивают при заданном допустимом значении ЬТ, М - линейная скорость движения ленты,8 1 в, (3) 40л )"и60М =ир=2 сбй г) г 1 = ов/мин . (4)гх. Для ленты из титана плотность 10=7,2 - 7,7 грац ; коэффициент теплопроводности 1 =17 10Дж см с грац,Время прогрева ленты по толщине,вычисленное по формуле (1) при толщинее лен ты равной О, 7 ммРгав=6,9 10 с 7 мс.Допустимое время взаимоцействиядимитера с плазмой, вычисленное поформуде (2), при 5=в 0=1/4 и л 7 =400 оС0 п = 6,5 мс.Линейная скорость цвижения ленты,вьгчисленная по формуле (3) по величинемощности, поступающей на лимитер,равной 510 Вт (типичное значениедля экспериментов ближайшего будущего )равна/ =0,242 10 см с 24 м с11 усть радиус малого катка г равен 100 мм, тогда из формулы (4) число его оборотов в минуту будет П,и2300 об минПусть радиус большого катка гравен 250 мм, тогда и= 960 об минПри длительности импульса 1 смежцентровое расстояние (с 1) илюеет вели ину 10-12 метров и сокрашаетсяза счет более сложной кинематики пвижения ленты,Таким образом, работая в теплоемкостном режиме (без учета возможногопринудительного охлаждения) при величине мощности Р, равной 5 10 Вт, идлительности импульса 1 с, лимитер(лента длиной 20-24 м нагревается цоатемпературы, не превышающей 500 Спри толщине ленты 0,7 мм),Предлагаемое устройство работает приболее низких температурах, чем лучшиеобразцы неподвижных лимитеров и обеопечивает поэтому лучшие условия цляплазменного эксперимента.Кроме того, предлагаемое устройство является многоцелевым и в общемслучае может служить в качестве приемника мошньгх потоков энергии, например,в вице циверторных пластин в циверторвтока мака или для приема и коллимаци имощных пучков заряженных и нейтрадь