CN108172309A - 一种聚变堆大型超导磁体结构件及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚变堆大型超导磁体结构件，包括结构件主体和内腔壁，所述结构件主体底部设置有定位支撑架，所述定位支撑架之间设置有稳定支撑肋条，所述内腔壁设置在所述结构件主体内部，所述结构件主体侧边设置有预留液氮导流管，所述结构件主体顶部设置有预留检测塔和监控设备容纳腔，所述结构件主体由隔热喷涂层、铝基粘结层、静电防护层和奥氏体不锈钢基层组成，所述隔热喷涂层设置在所述铝基粘结层的表面。有益效果在于：本发明可以在聚变堆大型超导磁体结构件锻打过程中，保证其韧性、强度的前提下直接在内部成型设备安装槽位，便于后续的设备安装成型和装配，同时具有防漏、隔热、提高液氮利用效率的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚变堆大型超导磁体结构件及其制造工艺。
背景技术
随着全球经济的飞速发展和人口的快速增长，能源消耗量急剧增 大，人类将面临着严重的资源短缺，开发高效、清洁、安全、环境兼 容的战略性新能源已成为世界各国高度重视和迫切需要解决的问题。
近年来，作为人类公认解决未来能源危机的终极能源——聚变能 的应用已引发全球关注热潮。欧美、中俄日韩等国共同签署合作协议， 启动并实施“国际热核聚变实验堆(ITER)计划”。目前，我国已研 制成功世界上第一个全超导托卡马克(EAST)东方超环首次获得百秒 量级稳态高约束模等离子体，取得了里程碑性的重要突破，核聚变技 术的发展始于英国，1919年英国物理学家Aston发现轻核聚变反应 可释放足够大的能量，标志着聚变能概念的产生。随后，世界各国的 科学家纷纷投入到核聚变理论、物理工程、聚变环境、装置、材料等 的研究中，由于托卡马克装置具有超强磁场、极大约束力的环形磁约 束特性，各国相继开展托卡马克装置的研究。
在托卡马克装置结构中，聚变堆大型超导磁体结构件的性能是 CFETR聚变堆的技术基础，决定着聚变堆的安全性、稳定性、可控性 是否符合标准，聚变堆从实验堆——示范堆——商用堆的发展成为解 决人类终极能源的最有效途径，适用于液氦温度下的大型低温结构件 对聚变堆大型超导磁体线圈盒起到重要的支撑作用，可应用于ITER 和CFETR聚变堆、核电站、宇宙空间航行器推动和核潜艇等领域，因 此聚变堆大型超导磁体结构件的重要性不言而喻。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种聚变堆大型 超导磁体结构件及其制造工艺。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种聚变堆大型超导磁体结构件，包括结构件主体和内腔壁，所 述结构件主体底部设置有定位支撑架，所述定位支撑架之间设置有稳 定支撑肋条，所述内腔壁设置在所述结构件主体内部，所述结构件主 体侧边设置有预留液氮导流管，所述结构件主体顶部设置有预留检测 塔和监控设备容纳腔，所述结构件主体由隔热喷涂层、铝基粘结层、 静电防护层和奥氏体不锈钢基层组成，所述隔热喷涂层设置在所述铝 基粘结层的表面，所述铝基粘结层另一侧设置有所述静电防护层，所 述静电防护层设置在所述奥氏体不锈钢基层上，所述内腔壁由隔热 层、对接管、基板、阀门槽、流通管、换热器槽和密封凹槽组成，所 述基板外围设置有所述隔热层，所述对接管与所述阀门槽相连接，所 述阀门槽与所述流通管相连接，所述阀门槽通过所述密封凹槽与所述 换热器槽对接。
本实施例中，所述结构件主体与所述定位支撑架焊接连接，所述 定位支撑架与所述稳定支撑肋条焊接连接，所述结构件主体与所述预 留液氮导流管焊接连接。
本实施例中，所述结构件主体与所述监控设备容纳腔焊接连接， 所述结构件主体与所述预留检测塔焊接连接，所述预留检测塔均匀分 布在所述结构件主体的外部。
本实施例中，所述预留检测塔的数量可以根据实际需求进行调 节，确保监控的数据量。
本实施例中，所述隔热喷涂层通过静电喷涂贴附在所述铝基粘结 层上，所述铝基粘结层与所述静电防护层固定粘接，所述静电防护层 与所述奥氏体不锈钢基层固定粘接。
本实施例中，所述内腔壁通过模具成型直接定型在所述结构件主 体内壁上，所述隔热层、所述对接管、所述基板、所述阀门槽、所述 流通管、所述换热器槽和所述密封凹槽内部均进行抛光处理，去除毛 刺。
本实施例中，具体的制造工艺为：
a、将所述结构件主体整体加热至四百摄氏度，整体锻打成型， 回炉；
b、保温，漏盘墩粗，轻拉对角，将所述结构件主体与所述预留 液氮导流管整体焊接成型，回炉；
c、保温，压八方，错冒口，将所述结构件主体与所述预留检测 塔焊接对接，将所述监控设备容纳腔焊接到所述结构件主体顶部，回 炉；
d、保温，拔扁方，精整，在模具的控制下，使所述内腔壁浇筑 成型在所述结构件主体内部，完工。
本实施例中，b步骤的保温时间为十个小时，c步骤的保温时间 为五个小时，d步骤的保温时间为五个小时。
本实施例中，具体的回炉温度为一千零五十摄氏度。
本发明的有益效果在于：本发明可以在聚变堆大型超导磁体结构 件锻打过程中，保证其韧性、强度的前提下直接在内部成型设备安装 槽位，便于后续的设备安装成型和装配，同时具有防漏、隔热、提高 液氮利用效率的优点。
附图说明
图1是本发明所述一种聚变堆大型超导磁体结构件的主视结构 简图；
图2是本发明所述一种聚变堆大型超导磁体结构件的右视图；
图3是本发明所述一种聚变堆大型超导磁体结构件的所述结构 件主体的剖视图；
图4是本发明所述一种聚变堆大型超导磁体结构件的所述内腔 壁的示意图。
附图标记说明如下：
1、结构件主体；2、定位支撑架；3、稳定支撑肋条；4、预留液 氮导流管；5、预留检测塔；6、监控设备容纳腔；7、内腔壁；101、 隔热喷涂层；102、铝基粘结层；103、静电防护层；104、奥氏体不 锈钢基层；701、隔热层；702、对接管；703、基板；704、阀门槽； 705、流通管；706、换热器槽；707、密封凹槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1-图4所示，一种聚变堆大型超导磁体结构件，包括结构 件主体1和内腔壁7，所述结构件主体1底部设置有定位支撑架2， 所述定位支撑架2之间设置有稳定支撑肋条3，所述内腔壁7设置在 所述结构件主体1内部，所述结构件主体1侧边设置有预留液氮导流管4，所述结构件主体1顶部设置有预留检测塔5和监控设备容纳腔 6，所述结构件主体1由隔热喷涂层101、铝基粘结层102、静电防护 层103和奥氏体不锈钢基层104组成，所述隔热喷涂层101设置在所 述铝基粘结层102的表面，所述铝基粘结层102另一侧设置有所述静电防护层103，所述静电防护层103设置在所述奥氏体不锈钢基层104 上，所述内腔壁7由隔热层701、对接管702、基板703、阀门槽704、 流通管705、换热器槽706和密封凹槽707组成，所述基板703外围 设置有所述隔热层701，所述对接管702与所述阀门槽704相连接， 所述阀门槽704与所述流通管705相连接，所述阀门槽704通过所述 密封凹槽707与所述换热器槽706对接。
本实施例中，所述结构件主体1与所述定位支撑架2焊接连接， 所述定位支撑架2与所述稳定支撑肋条3焊接连接，所述结构件主体 1与所述预留液氮导流管4焊接连接。
本实施例中，所述结构件主体1与所述监控设备容纳腔6焊接连 接，所述结构件主体1与所述预留检测塔5焊接连接，所述预留检测 塔5均匀分布在所述结构件主体1的外部。
本实施例中，所述预留检测塔5的数量可以根据实际需求进行调 节，确保监控的数据量。
本实施例中，所述隔热喷涂层101通过静电喷涂贴附在所述铝基 粘结层102上，所述铝基粘结层102与所述静电防护层103固定粘接， 所述静电防护层103与所述奥氏体不锈钢基层104固定粘接。
本实施例中，所述内腔壁7通过模具成型直接定型在所述结构件 主体1内壁上，所述隔热层701、所述对接管702、所述基板703、 所述阀门槽704、所述流通管705、所述换热器槽706和所述密封凹 槽707内部均进行抛光处理，去除毛刺。
本实施例中，具体的制造工艺为：
a、将所述结构件主体1整体加热至四百摄氏度，整体锻打成型， 回炉；
b、保温，漏盘墩粗，轻拉对角，将所述结构件主体1与所述预 留液氮导流管4整体焊接成型，回炉；
c、保温，压八方，错冒口，将所述结构件主体1与所述预留检 测塔5焊接对接，将所述监控设备容纳腔6焊接到所述结构件主体1 顶部，回炉；
d、保温，拔扁方，精整，在模具的控制下，使所述内腔壁7浇 筑成型在所述结构件主体1内部，完工。
本实施例中，b步骤的保温时间为十个小时，c步骤的保温时间 为五个小时，d步骤的保温时间为五个小时。
本实施例中，具体的回炉温度为一千零五十摄氏度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和 说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围 的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要 求保护的本发明范围内给出的背景。
Claims (9)
1.一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：包括结构件主体(1)和内腔壁(7)，所述结构件主体(1)底部设置有定位支撑架(2)，所述定位支撑架(2)之间设置有稳定支撑肋条(3)，所述内腔壁(7)设置在所述结构件主体(1)内部，所述结构件主体(1)侧边设置有预留液氮导流管(4)，所述结构件主体(1)顶部设置有预留检测塔(5)和监控设备容纳腔(6)，所述结构件主体(1)由隔热喷涂层(101)、铝基粘结层(102)、静电防护层(103)和奥氏体不锈钢基层(104)组成，所述隔热喷涂层(101)设置在所述铝基粘结层(102)的表面，所述铝基粘结层(102)另一侧设置有所述静电防护层(103)，所述静电防护层(103)设置在所述奥氏体不锈钢基层(104)上，所述内腔壁(7)由隔热层(701)、对接管(702)、基板(703)、阀门槽(704)、流通管(705)、换热器槽(706)和密封凹槽(707)组成，所述基板(703)外围设置有所述隔热层(701)，所述对接管(702)与所述阀门槽(704)相连接，所述阀门槽(704)与所述流通管(705)相连接，所述阀门槽(704)通过所述密封凹槽(707)与所述换热器槽(706)对接。
2.根据权利要求1所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：所述结构件主体(1)与所述定位支撑架(2)焊接连接，所述定位支撑架(2)与所述稳定支撑肋条(3)焊接连接，所述结构件主体(1)与所述预留液氮导流管(4)焊接连接。
3.根据权利要求1所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：所述结构件主体(1)与所述监控设备容纳腔(6)焊接连接，所述结构件主体(1)与所述预留检测塔(5)焊接连接，所述预留检测塔(5)均匀分布在所述结构件主体(1)的外部。
4.根据权利要求1所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：所述预留检测塔(5)的数量可以根据实际需求进行调节，确保监控的数据量。
5.根据权利要求1所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：所述隔热喷涂层(101)通过静电喷涂贴附在所述铝基粘结层(102)上，所述铝基粘结层(102)与所述静电防护层(103)固定粘接，所述静电防护层(103)与所述奥氏体不锈钢基层(104)固定粘接。
6.根据权利要求1所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：所述内腔壁(7)通过模具成型直接定型在所述结构件主体(1)内壁上，所述隔热层(701)、所述对接管(702)、所述基板(703)、所述阀门槽(704)、所述流通管(705)、所述换热器槽(706)和所述密封凹槽(707)内部均进行抛光处理，去除毛刺。
7.根据权利要求1所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：具体的制造工艺为：
a、将所述结构件主体(1)整体加热至四百摄氏度，整体锻打成型，回炉；
b、保温，漏盘墩粗，轻拉对角，将所述结构件主体(1)与所述预留液氮导流管(4)整体焊接成型，回炉；
c、保温，压八方，错冒口，将所述结构件主体(1)与所述预留检测塔(5)焊接对接，将所述监控设备容纳腔(6)焊接到所述结构件主体(1)顶部，回炉；
d、保温，拔扁方，精整，在模具的控制下，使所述内腔壁(7)浇筑成型在所述结构件主体(1)内部，完工。
8.根据权利要求7所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：b步骤的保温时间为十个小时，c步骤的保温时间为五个小时，d步骤的保温时间为五个小时。
9.根据权利要求7所述的一种聚变堆大型超导磁体结构件，其特征在于：具体的回炉温度为一千零五十摄氏度。
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| Title |
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| 万元熙;: "核聚变能源和超导托卡马克――"九五"重大科学工程EAST通过国家验收", 中国科学院院刊, no. 03 * |
| 侯炳林, 朱学武: "超导在受控核聚变能磁体工程研究中的应用概述", 科学技术与工程, no. 06 * |
| 李建刚;: "托卡马克研究的现状及发展", 物理, no. 02 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117457240A (zh) * | 2023-12-25 | 2024-01-26 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种磁约束聚变反应堆 |
| CN117457240B (zh) * | 2023-12-25 | 2024-03-26 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种磁约束聚变反应堆 |
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