CN104821185B - 一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构，包括有背板结构和连接机构；所述的背板结构上设有顶部支撑和下部支撑结构，分别与真空室上部轨道和屏蔽包层支撑座连接；所述的连接机构包括有背板连接块、活动连接块和固定块，活动连接块上的导杆穿过背板连接块，将背板连接在固定块上，实现包层模块的固定。每个包层单元从背面通过连接螺栓固定在背板上。背板连接块上设有柔性波纹结构。本发明的结构取代了现有的单块包层的安装固定结构和维护方式，将多个包层单元集成在一个背板上，在背板上设计固定结构，实现了增殖包层的快速安装和拆除，同时，固定结构上的柔性结构能够降低了辐射热对背板及其固定结构的影响，提高结构强度。

Description

一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构
技术领域
本发明涉及核聚变反应堆工程技术领域，具体是一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构。
背景技术
磁约束核聚变装置是目前研究可控核聚变的一种主要装置，它的研究对于实现商业聚变堆具有重要意义。磁约束核聚变装置是一种有磁场约束等离子体在真空室内发生聚变反应，从而释放出巨大能量，进而进行热电转换，转化为电能的装置，是一种理想的能源替代方案。核聚变装置由成千上万个系统部件组成，其中包层是磁约束核聚变装置的核心部件之一。包层位于真空室内部，靠近等离子体反应区域，它为聚变反应提供氚、中子等反应要素，同时又对聚变反应产生的中子进行屏蔽，将聚变反应产生的巨大热量带出真空室，送至热电转换系统。现有的/正在建造的磁约束核聚变装置的包层系统由一个个包层模块组成，又分为增殖包层和屏蔽包层。其中增殖包层是聚变反应要素（氚、中子等）的主要供给系统。每个增殖包层内部包含锂层、冷却层、中子倍增层等多种结构和管路，大小约为1X0.8X0.5米，重量约为5吨。聚变堆运行后需要对包层系统进行定期维护，由于屏蔽包层的维护频率比较低（5年以上进行一次），增殖包层由于结构复杂、功能多、运行环境恶劣（更靠近等离子体区域，环境温度高（600度以上）），需要经常维护（约2年进行一次）。参考ITER（国际热核聚变实验堆），其包层模块总量为440块，包层维护时，一块块的拆除/安装，维护周期很长。因此，提出一种新的包层系统设计方案，即采用大模块化的包层结构，将多个包层单元固定到一个背板上，形成一个包层模块，维护时直接对这个模块进行拆除/安装，以提高包层系统维护效率。没有使用大模块化方案的增殖包层系统是一个个单元安装在屏蔽包层上，对于大模块化的增殖包层，设计一种新的安装方式，能够实现快速的安装和拆除，同时能够提高固定的强度，降低热变形对固定结构的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构，将增殖包层单元组合成包层大模块，实现增殖包层模块的快速安装和拆除，提高维护效率，提高结构强度，降低辐射热对结构的影响。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构，其特征在于：包括有弧形的屏蔽包层模块、背板，屏蔽包层模块上段内弧面垂直连接有与背板形状匹配的连接板，连接板前侧面沿弧向开有多个导向孔，每个导向孔处分别设置有固定块，每个固定块前端向固定块中设有导向凹槽，导向凹槽的槽口前端槽壁上还开有一对连接螺纹孔，屏蔽包层模块下段内弧面上设置有背板支撑座，所述背板沿屏蔽包层模块内弧面设置，背板底端连接有背板下部支撑机构，且背板下部支撑机构相对于背板底端切线方向倾斜一定角度，背板下部支撑机构底端连接有背板底部三角支撑，所述背板内弧面、背板下部支撑机构内壁、背板底部三角支撑上共同通过包层单位连接螺栓安装有增殖包层单元，背板的外弧面上沿弧向设置有多个背板连接块，每个背板连接块与背板之间通过柔性波纹结构连接，每个背板连接块中分别沿前后方向开有导杆连接孔，所述背板上背板连接块一一对应卡入屏蔽包层模块连接板上固定块的导向凹槽中，背板上背板下部支撑机构与屏蔽包层模块上背板支撑座连接，还包括有多个与背板上背板连接块一一对应配合的活动连接块，每个活动连接块中心分别垂直连接有连接导杆，每个活动连接块的连接导杆分别穿过对应的背板连接块中导杆连接孔后再穿入连接板上的导向孔中，且每个活动连接块分别通过螺入屏蔽包层模块连接板上固定块中连接螺纹孔的连接螺栓安装在固定块上。
所述的一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构，其特征在于：所述背板顶端连接有卡口状的顶部支撑机构，顶部支撑机构中转动安装有多个中心轴竖向设置的滚动轮。
本发明的有益效果在于：
本发明的结构取代了现有的单块包层的安装固定结构和维护方式，将多个包层单元集成在一个背板上，在背板上设计固定结构，实现了增殖包层的快速安装和拆除，同时，固定结构上的柔性结构能够吸收辐射热引起的背板结构变形，降低了对背板及其固定结构的影响，提高了结构强度和稳定性。
附图说明
图1为本发明整体结构立体示意图。
图2为本发明背板结构示意图。
图3为图2中的A放大视图。
图4为本发明背板连接块的结构示意图。
图5为本发明背板连接结构示意图。
图6为本发明下部支撑方式示意图
图7为本发明工作示意图。
具体实施方式
如图1-图7所示，一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构，包括有弧形的屏蔽包层模块5、背板2，屏蔽包层模块5上段内弧面垂直连接有与背板2形状匹配的连接板，连接板前侧面沿弧向开有多个导向孔20，每个导向孔20处分别设置有固定块19，每个固定块19前端向固定块中设有导向凹槽21，导向凹槽21的槽口前端槽壁上还开有一对连接螺纹孔18，屏蔽包层模块5下段内弧面上设置有背板支撑座4，背板2沿屏蔽包层模块5内弧面设置，背板2底端连接有背板下部支撑机构10，且背板下部支撑机构10相对于背板2底端切线方向倾斜一定角度，背板下部支撑机构10底端连接有背板底部三角支撑11，背板2内弧面、背板下部支撑机构10内壁、背板底部三角支撑11上共同通过包层单位连接螺栓9安装有增殖包层单元1，背板2的外弧面上沿弧向设置有多个背板连接块8，每个背板连接块8与背板2之间通过柔性波纹结构14连接，每个背板连接块8中分别沿前后方向开有导杆连接孔13，背板2上背板连接块8一一对应卡入屏蔽包层模块5连接板上固定块19的导向凹槽21中，背板2上背板下部支撑机构10与屏蔽包层模块5上背板支撑座4连接，还包括有多个与背板2上背板连接块8一一对应配合的活动连接块15，每个活动连接块15中心分别垂直连接有连接导杆17，每个活动连接块15的连接导杆17分别穿过对应的背板连接块8中导杆连接孔13后再穿入连接板上的导向孔20中，且每个活动连接块15分别通过螺入屏蔽包层模块5连接板上固定块19中连接螺纹孔18的连接螺栓16安装在固定块19上。
背板2顶端连接有卡口状的顶部支撑机构7，顶部支撑机构7中转动安装有多个中心轴竖向设置的滚动轮12。
如图1至图7所示。本发明包括有背板2、背板连接块8、包层单元连接螺栓9、背板下部支撑结构10和背板底部三角支撑11。增殖包层单元1从背板2的背面通过包层单元连接螺栓9固定在背板2上。背板2顶部设有顶部支撑机构7，顶部支撑机构7中设有多个滚动轮12，与位于真空室上部的轨道3接触，实现水平方向负方向的支撑。背板2下部设有支撑结构10，支撑结构10底部有较小的倾角，与位于屏蔽包层模块5上的背板支撑座4相连，实现水平负方向和竖直负方向的支撑。
装配有多个增殖包层单元1的背板2主要通过多个背板连接结构6连接固定在屏蔽包层模块5上。背板连接结构6由焊接固定在背板2上的背板连接块8、装配时处于自由的活动连接块15和焊接固定在屏蔽包层模块5上的固定块19组成。活动连接块15上设置有连接导杆17，连接导杆17穿过背板连接块8上的导杆连接孔13，将背板连接块8连接在焊接固定在屏蔽包层模块5上的固定块19上的导向凹槽21中，连接导杆17穿过导杆连接孔13后穿过导向孔20，利用连接螺栓16和连接螺纹孔18将活动连接块15固定在屏蔽包层5的固定块19上，从而将背板连接块8固定在增殖包层5上，即将带有增殖包层单元1的背板2连接固定在屏蔽包层5上。
背板2上面的背板连接块8设计有柔性波纹结构14，用于补偿背板2在辐射热作用下产生的变形，使得背板连接块8的结构不破坏。

Claims (1)

1.一种用于核聚变装置维护的增殖包层固定的结构，其特征在于：包括有弧形的屏蔽包层模块、背板，屏蔽包层模块上段内弧面垂直连接有与背板形状匹配的连接板，连接板前侧面沿弧向开有多个导向孔，每个导向孔处分别设置有固定块，每个固定块前端向固定块中设有导向凹槽，导向凹槽的槽口前端槽壁上还开有一对连接螺纹孔，屏蔽包层模块下段内弧面上设置有背板支撑座，所述背板沿屏蔽包层模块内弧面设置，背板底端连接有背板下部支撑机构，且背板下部支撑机构相对于背板底端切线方向倾斜一定角度，背板下部支撑机构底端连接有背板底部三角支撑，所述背板内弧面、背板下部支撑机构内壁、背板底部三角支撑上共同通过包层单位连接螺栓安装有增殖包层单元，背板的外弧面上沿弧向设置有多个背板连接块，每个背板连接块与背板之间通过柔性波纹结构连接，每个背板连接块中分别沿前后方向开有导杆连接孔，所述背板上背板连接块一一对应卡入屏蔽包层模块连接板上固定块的导向凹槽中，背板上背板下部支撑机构与屏蔽包层模块上背板支撑座连接，还包括有多个与背板上背板连接块一一对应配合的活动连接块，每个活动连接块中心分别垂直连接有连接导杆，每个活动连接块的连接导杆分别穿过对应的背板连接块中导杆连接孔后再穿入连接板上的导向孔中，且每个活动连接块分别通过螺入屏蔽包层模块连接板上固定块中连接螺纹孔的连接螺栓安装在固定块上；
所述背板顶端连接有卡口状的顶部支撑机构，顶部支撑机构中转动安装有多个中心轴竖向设置的滚动轮。
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