Способ получения энергии в термоядерном реакторе токамаке и устройство для его осуществления

1 йтентч 0 те н 1няческаябиблчдтЕна. Ч Б М ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик ри 689444 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 280778 (21) 2637127/18-25с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 30,12,82, Бюллетень Мо 48Дата опубликования описания 05.01.83 РМ Кп з С 21 В 1/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ В ТЕРМОЯДЕРНОМ РЕАКТОРЕ ТОКАМАКЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к электрофизической аппаратуре, в частностик термоядерным реакторам токамакам,и может быть использовано при создании демонстрационных, опытно-промышленных и энергетических реакторовтокамаков,Известны термоядерные реакторытокамаки, содержащие системы длясоздания тороидального и управляющихмагнитных полей, индуктор, бланкет,радиационную защиту, тороидальнуювакуумную разрядную камеру 11 .Известен также способ полученияэнергии в термоядерном реакторетокамаке 2, включающий вакуумнуюподготовку разрядной камеры и напускрабочей смеси, начальное намагничивание индуктора,создание и поддержание плазмы в области тороидальногополя при размагничивании и перемагничивании индуктора в присутствиивнешних управляющих магнитных полей,.выработку тепловой энергии в бланкере, преобразуемую затем в электрическую энергию, паузу для откачкипрореагировавшей смеси и подготовкикамеры к новому импульсу, а такжедля возвращения индуктора к исходному состоянию. С цикличностью работы реактора токамака связан неравномерный тепловой режим бланкета, чтосоздает конструктивно-технологические трудности, вызывает снижениесредней тепловой мощности реактораи неравномерный выход энергии.Целью изобретения является уменьшение вредного влияния цикличноститеплбвого режима бланкета и повышение степени равномерности выходаэнергии,Цель достигается тем, что работуреактора токамака осуществляют подвухтактной схеме, при которой после окончания разряда в одном плазменном шнуре создают второй плазменный шнур в области тороидальногополя, существующий в процессе возвращения индуктора к исходному состоянию и несущий электрический ток,обратный предыдущему. Причем вакуумные условия для создания второгоплазменного шнура подготавливаютво время горения плазмы в первомшнуре, а последовательное формирование и удержание в равновесии плазмыто в одной, то в другой камере осуществляют с помощью. внешних управляющих полей, Кроме того, устройстводля осуществления способа полученияэнергии содержит разрядную камеру,выполненную иэ двух независимыхидентичных камер, размещенных однанад другой и окруженных общим бланкетом и радиационной защитой,На фиг1 схематично изображенвозможный вариант поперечного разреза реактора токамака, реализующегоукаэанный способ; на фиг.2 - зависимости от времени некоторых характеристик реактора токамака, работающего по днухтактной схеме. Внутри обмотки тороидального поля 1 расположены одна над другой две идентичные тороидальные вакуумные камеры 2 и 3, имеющие независимые патрубки 4 вакуумной откачки и ввода мощности дополнительного нагрева плазмы, которые окружены общим бланкетом и радиационной защитой 5. Снаружи обмотки тороидального поля расположены обмотки индуктора и управляющих магнитных полей 6, Графики, приведенные на фиг.2, иллюстрируют временные зависимости тока индуктора 1 ц, тока плазмы 1 и 12соответственно н камерах 2 и 3, тока в обмотке упранления 1 Р и график выхода энергии РДвухтактная схема работы реакторатокамака реализуется следующим образом,После вакуумной подготовки и напуска рабочей смеси в одну из камер,например н камеру 2, первоначальнонамагниченный индуктор начинают размагничивать и перемагничивать, приэтом н камере 2 создается и поддерживается плазменный шнур с током1, а в бланкете вырабатывается тепловая энергия, которая преобразуетсядалее в электрическую энергию. Затем в камере 2 наступает пауза, необходимая для откачки прореагировавшей смеси и подготовки ее к новому разряду. По окончании разряда в камере 2 создают плазменный шнур н камере 3, существующий в процессе возвращения индуктора;к исходному состоянию и несущий электрический ток 1, обратный предыдущему, причем вакуумные условия для создания плазмы в камере 3 подготавливают во время горения плазмы в камере 2, Последовательное формирование и Удержание в равновесии плазмы то в одной, то в другой камере осуществляется с помощью внешних управляющих полей.Преимущестном предлагаемого способа является уменьшение вредноговлияния цикличности теплового режима бланкета и повышение степени равномерности выхода энергии беэ существенного усложнения конструкции, Двухтактная схема, работы реактора тока- мака исключает необходимость перемагничивания индуктора в начальное состояние перед каждым импульсом ипозволяет производить вакуумную подготовку не работающей камеры н процессе горения плазмы в другой камере.5 Формула изобретения1, Способ получения энергии в)термоядерном реакторе токамаке иустройство для его осуществления,включающий вакуумную подготовку разО рядной камеры и напуск рабочей смеси, начальное намагничивание индуктора, создание и поддержание плазмыв области тороидального поля при размагничивании и перемагничинании ин 5 дуктора в присутствии ннешних управляющих магнитных полей, выработкутепловой энергии в бланкете, преобразуемую затем в электрическую энергию, паузу для откачки прореагировавшей смеси и подготовки камеры кновому импульсу, а также для возвращения индуктора н исходное состояние,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью уменьшения вредного влияния25 цикличности теплового режима бланкета и повышения степени равномерностивыхода энергии, работу реактора токамака осуществляют по днухтактной схеме,йри которой йо окончании разряда водном плазменномшнуре создают второй плазменный шнур в области тороидального поля, существующий в процессевозвращения индуктора к исходному состоянию и несущий. электрический ток,обратный предыдущему, причем вакуумЗ 5 ные условия для создания второгоплазменного шнура подготавливают новремя горения плазмы в первом шнуре, а последовательное формированиеи удержание в равновесии плазмы то40 в одной, то в другой камере осуществляют с помощью внешних управляющихполей.2, Устройство для осуществленияспособа по п, 1, содержащее системы45 для создания тороидального и управляющих магнитных полей, индуктор,бланкет, радиационную защиту и тороидальную вакуумную разрядную камеру,о т л и ч а ю щ е е с я тем, чторазрядная камера выполнена из двухнезависимых идентичных камер, размещенных одна над другой и окруженныхобщим бланкетом и радиационной защитой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Велихов Е.П., Глухих В.А. идр, Доклады Всесоюзной конференциипо инженерным проблемам термоядерныхреакторов. Ленинград, 28-30 июня60 1977, т.1, Л НИИЭФА, 1977, с. 5.2. ВасЬдег В, е аР, ПЛРК;А попс 1 эсц 1 аг ТоКаваЕ Рокег йеасйогОез 1 дп"гЧп 1 гегз 1 йу оК И 1 зсопз 1 п пс 1 еаг Епдс 1 пеег 1 щ Перагвеп 1 Керогаз65 Л 4 РРМ(1976 г) (прототип),Заказ 10679 12ВНИИ по 3035, лиал 1Тираж 443 ПодписноеГосударственного комитета СССРелам изобретений и открытийосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4