Термоядерная установка

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфез Советски к Социалистических Республик(43) Опубликовано 05,10 97355/26-2 ЦМ,05 Н 1 00 Г 443 ВРВтаааама ааюатат6444 та Иаааатраа 666 РВВ дааа аацдратааа 6а Втаритай ЬЭ) УЛ 33.9,07088,8) ллетеиь Эй 41(45) Дата опубликования описания 171177 Авторыиэобретеии и В.Н.Одинцо И.Большакова, Е.Н.Изотов, А.Е.Сам) Заявитель ТЕРМ Известн типа окам в обмотках ля высокот 5 меру, охва хом, герме но-меридио ную от нег ром ра О льнуюермоядернаясодержащаяпродольного ммпературную рынаемую охлаждаемымизированным по экваальных разрезам, ивакуумным промежутмешены экраны, обраеплозащнту 121. устано размеш агнитно азрядну еннуюпою ка- кожу- орналь- тделеном, в кото лока и Изобретение относится к элекгрофизической аппаратуре, в частностик устройствам для получения высокотемпературной плазмы,Для получения высокотемпературнойплазмы в настоящее время широко используют термоядерные установки типа токамак, содержащие прогреваемуюразрядную камеру, размещенную внутритолстостенного кожуха, имеющего несколько экваториально-меридиональныхгерметизированыых разрезов. Для предохранения герметиэирующих прокладокот прямого теплового излучения разрядной камеры их защищают местнымиэкранами, установленнымио периметруэкваториально"меридиональных разрезовкожуха в виде металлических полосок,перекрывающих разрезы .1).Однако такая конструкция.теплозащиты пригодна для эксплуатации только в термоядерных установках, где имеют место периодические кратковременные прогревы разрядной камеры с цельювакуумной высокотемпературной тренировки. При возрастании теплового потока на стенки кожуха водяным охлаждением не удается предотвратить выгорание прокладок. Такое исполнение теплозащиты лишьчастично предохраняет герметизирующиепрокладки от теплового излучения раз В рядной камеры и не может быть использовано в термоядерных установках. Кроме того, учитывая, что наружный кожух безвозвратно поглощает излучаемыйразрядной камерой тепловой поток, хоф 90 торый постоянно отводится системойохлаждения, значительно возрастают нЕтолько мощности системт охлаждения,но и затраты электроэнергии на нагреви поддержание высокой температуры ра- И рядной камеры в процессе эксплуатациьтермоядерной установки.Цель изобретения - уменьшение ко"эффициента теплопередачи теплозащитыи снижение энергетических затрат на 30 прогрев камеры.Для этого в предлагаемой установке теплозащита выполнена в виде многослойного тороида из последовательно расположенных отражающих сегментов,образующих многослойные полоидальныесекции, смещенные в вертикальной плоскости относительно одна другой и механически связанные между собой иразрядной камерой с сохранением двухстепеней 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 ИгОЫа чертеже представлен тороидальный токамак без обмоток продольногомагнитного поля.Высокотемпературная разрядная ка- ф 1мера 1 расположена внутри толстостенного кожуха 2, охлаждаемого водой,протекающей по каналам 3 охлаждения.На разрядноР камере смонтирована теп-лозащита, выполненная из отдельных 25тонкостенных экранов 4, повторяющихформу разрядной камеры. Каждый экранпредставляет собой сектор с угломраскрытия не более 15 О и изготовлениз жаропрочного сплава, например мо- ЗОлибденового. Каждый сектор имеет зигидля придания ему жесткости, необходимой при восприятии нагрузок, вызванных взаимодействием токов, индукцированных в нем плазменным током, с З 5внешним магнитным полем, и для компенсации температурных деформаций приизменении его температуры, а на торцах - прорези для крепления к изоляторам 5. На каждый экран нанесено ,рдвустороннее покрытие из диэлектрического материала, обладающего высокими отражательными свойствами. В качестве такого материала можно исполь-эовать термоцемент на основе Аг 0 зкоторый 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 индукционногонагрева, 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 образовать 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 изобретенияТермоядерная 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, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью уменьшения коэффициента тепло- передачи теплозащиты и снижения энер529717 Составитель А,СавеловТехред М;Левицкая Корректор П.Макаревич Редактор Т.Иванова Заказ 4260/5 Тираж 1003 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 гетических затрат на прогрев камеры,теплозащита выполнена в виде многослойного тороида из последовательнорасположенных отражательных сегментов,образующих многослойние полоидальныесекции, смещенные в вертикальной плоскости относительно одна другой и механически связанные между собой иразрядной камерой с сохранением двухстепеней свободыпричем 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 основеАРг 0 з Источники информации, принятые вц внимание при экспертизе:1. Краткое описание термоядерных установок ИАЭ им. И.В.Курчатова Препринт ИАЭ, М., ИАЭ, 1973.2. Гашев М.А, и др, Основные технические характеристики экспериментальной термоядерной установки " Токамак", Атомная энергия, т.17, вып.4, 1964, с. 287-294.