Винтовая тороидальная магнитная система

(5) т 21 В 1/00 И ИАГНИТй мере крайн две обмотки соединенных оящие из модул собой, о т л тем, что, с ц трат, модулй ага винтовой медианной плоей, и - лью урносов нко и В е. Юфею нижения эн ргоз полуш нены в виде ки и соедин бмот- кости нталькспери аторов ер. Фи ны ор яе 1 Г сопгпс Оерепринт ско ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) 1. Рабинович И.С. Эные исследования стелларИтоги науки и техники. Сплазмы, т.2, 1981, с.70,2. 1.Ыя 1 су 2.М. ег.а 1. "АяхяСепс Тогяаггог, Кеассогя ь.пр М 11 РГ С 2 К-1, 1981,Массачусетского технологичститута (прототип).(54) (57) ВИНТОВАЯ ТОР НАЯ СИСТЕМА,содерэкаща1 10984Изобретение относится к термоядерной технике, а именно к конструкции магнитных систем тороидальных плазменных ловушек и может быть использовано в термоядерных установках типа 5 торсатрон.Известна магнитная сис:ема торса- трона, винтовая обмотка которого выполнена в виде набора одинаковых взаимозаменяемых полностью автономных 10 модулей Я . По сравнению с системами с непрерывными винтовыми обмотками модульные представляются более перспективными с точки зрения обеспечения требуемой степени ремонтопригод ности магнитной системы термоядерногореактора-торсатрона.Однако существенным недостатком магнитной системы из полностью автономных модулей является увеличение 20 примерно на 30 Ж по сравнению с системой с непрерывными винтовыми обмотками, длины обмотки за счет наличия дополнительных участков обмоткитоконесущих перемычек на торцах каж дого модуля, Длина перемычек определяется из условия минимального искажения магнитного поля н рабочем объеме магнитной системы и может составлять несколько малых радиусов д тора.з При длине перемычки равной д в системе, например трехзаходного торсатрона Я =3 - количество винтовых обмоток) с щ =4 (количество шагов каждой винтовой обмотки на длине тора), состоя 35 щей из 12 модулей (количество модулей по условию их взаимозаменяемости должно быть равно или кратно числу периодов магнитного поля в 1) суммарная длина перемычек будет равна 72 а, 4,) что при -=10 (1, - большой радиусо-Ятора) составляет примерно 1/3 общей длины винтовых обмоток. Это приведет к соответствующему увеличению материалоемкости обмотки и энергозатрат на создание и поддержание заданной величины магнитного поля в рабочем объеме магнитной системы,1Кроме того, некоторые из известных схем магнитной системы торсатро- И ца, особенностью которых является отсутствие токов, противоположных по направлению осевой составляющей тока в винтовых обмотках, вообще невозможно осуществить в виде набора 55 полностью автономных модулей.Указанные недостатки устраняются в том случае, если представить модули н виде отрезков винтовой обмотки, соединяемых между собой каким-либо образом (пайка, механический прижимной электроконтакт) по каждому витку обмотки, так что соединение представляет собой разъемную контактную группу, состоящую из 8 разъемных электрических контактов, если 8 - число нитков винтовой обмотки.Известна модульная винтовая магнитная система торсатрона, выбранная в качестве прототипа, содержащая по крайней мере две обмотки, состоящие из модулей, соединенных между собой, в которых модули имеют нид отрезков винтовых обмоток, заключенных между меридианными плоскостями тора 2, Под меридианной плоскостью тора понимается одна из бесконечного множества плоскостей, содержащих прямую ось тора (ось вращения), Контактные группы в этом случае располагаются на торцах модулей в меридианных плоскостях тора и их количество равно2П=вР =60, так как система имеет Р =3, В=6 в , В пересчете на 1 шаг число контактных групп п = Г = 9.По сравнению с системой с непрерывными винтовыми обмотками рассматриваемый вариант не приведет к увеличению длины обмоток, а следовательно, и материалоемкости магнитной системы. Однако в такой системе увеличатся энергозатраты на создание и поддержание заданной величины маг - нитного поля за счет наличия большого количества разъемных электроконтактов (Й я), омическое сопротивление которых может в значительной мере превышать сопротивление материала обмотки, Для сверхпроводящего реактора-торсатрона (прототип) наличие 60 контактных групп, при числе контактов типа сверхпроводник - нормальный металл - в нормальный металл -сверхпроводник 150 в каждой группе, приводит к дополнительному увеличению требуемой мощности рефрижератора (т.е, энергозатрат) на 45 ИВт (Т=ЗОО К). В связи с этим представляется актуальным уменьшение количества контактных групп. Кроме того, такая схема образования модулей сечением винтовых обмоток меридианными плоскостями не обеспечивает в достаточной степени ремонтопригодности магнитной системы с числом винтовых обмоток Г 2, так как нтом случае появляются отрезки винтовой обмотки, лежащие целиком на ниут"ренней поверхности тора и для их ремонта придется извлекать из системывесь модуль (разъем всех 6-ти контакт 5ных групп), в то время как ремонтдругих отрезков н принципе не требуетизвлечения модуля из магнитной системы, Целью изобретения является умень шение энергозатрат.Поставленная цель достигается тем, что н винтовой тороидальной магнитной системе, содержащей по крайней мере две обмотки, состоящие из модулей, модули выполнены в виде полушага винтовой обмотки и соединены между собой в медианной плос 15 тора.1 На фиг. 2 изображен пример конкретного выполнения сверхпроводящего модуля предлагаемой магнитной системы и контактной группы.Иодули 2 (верхний и нижний совер щенко одинаковые) состоят из вакуумного кожуха 4 в виде короба прямоугольного сечения, изогнутого по форме полушага винтовой обмотки, внутри которого располагаются на термоизо лирующих опорах (на чертежах не показаны) азотный экран 5, гелиевыйкриостат 6, сверхпроводящая обмотка,кости тора.Под медианной плоскостью тора по Онимается единственная плоскость, содержащая круговую ось тора (тороидальную ось),В этом случае модули располагаются по обе стороны медианной плоскости тора, содержат один отрезок винтовой обмотки в виде ее полушага, Контактные группы находятся в медианнойплоскости, число их равно удвоенномучислу периодов магнитного поля 11 =2 В 1=ЗО=40. В пересчете на 1 шаг число контактных групп П, =20=6.На фиг, 1 схематически изображена1/4 часть винтовой тороидальной магнитной системы по данному изобретег 35нию (8=3,п 1 =6 в ). Система состоит извинтовых обмоток 1, разделенных намодули 2, выполненные в виде полушага винтовой обмотки, соединяемых между собой при помощи контактных групп 3.Число модулей равно удвоенному числупериодов поля - 40 (20 верхних и 20нижних), число контактных групп 40,все они лежат в медианной плоскости каждый ниток 1 которой представляет" собой отрезок плоской пластины (токо- несущей элемент - сверхпроводник, например МЬТ, н стабилизирующей оболочке из, например, алюминия или меди, также изогнутой в виде полушага винтовой линии. Витки изолированы друг от друга и от корпуса криостата слоями 8 электроизолирующего материала и имеют в верхнем модуле на своих концах уступы, соответствующие выступам на концах витков нижнего модуля.При сборке магнитной системы сначала на нижней опорной конструкции располагаются соответствующим образом и закрепляются нижние модули 2. После этого возможна сборка и монтаж внутренних конструкций (если реакторторсатрон - это 1-я стенка, бланкет, защита и т.п.), размещающихся в рабочем объеме магнитной системы. Затем возможна установка верхних модулей 2 и монтаж контактных групп 3, Для осуществления хорошего электроконтакта между токонесущими элементами (витками) 7 может быть предусмотрена механическая стяжка электроконтактон,например,при помощи струбцин 9.В случае необходимости для извлечения какого-либо модуля требуется осуществить разъем 2-х контактных групп и сместить верхний модуль - вверх, нижний модуль - вниз.Описанная конструкция винтовой тороидальной магнитной системы, как уже отмечалось, обеспечивает уменьшение числа контактных групп на 1/3 по сравнению с прототипом. Это уменьшает требуемуюдополнительную мощность реФрижератора с 45 ИВт до 30 МВт,Кроме того, предлагаемая модульйая магнитная система обладает повышен ной технологичностью по сравнению с прототипом:модуль содержит один отрезок винтовой обмотки, что обеспечивает высокую степень взаимозаменяемости иболее низкую стоимость,для извлечения модуля из системытребуется разборка только двух конфтактных групп,все соединения лежат в доступной,легко фиксируемой плоскости, что значительно облегчает условия монтажа,демонтажа и эксплуатации,для изготовления модуля требуется оп 3ранка одного вида вместо двух впрототипе..Титова ТехредМ.Пароцай ед орректор С.Шекм аказ 27 Тир,аж 40 Подпис Р р де илиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная/1ВНИИПпо11303 осудар ам изо Москва венного комитета етений и открыти Ж, Раушская н