CN109791809B - 真空等离子体反应堆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空等离子体反应堆。本发明涉及热核聚变领域，并且可以用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置中。用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置包括两个相同堆叠的导电板。导电板呈具有至少一个完整周期的对称波的形状。堆叠中的板一个套叠在另一个内部并连接到用于附接到位于室内部的部件和附接到真空容器的凸缘。导电板的堆叠关于穿过凸缘的对称中心的线以镜像对称的方式安装。本发明的技术效果在于确保在装置的所有导电板上的大致相同的趋肤效应。另外，其技术效果在于减小最外板和中心板之间的吸引力（承载单向电流的导体之间的吸引力）并在每个导电板中提供均匀的电流密度分布。
Description
技术领域
本发明涉及热核聚变，并且可以用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置中。
背景技术
已知用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置，其包括套叠在一个堆叠中的导电板，其在用于附接到位于室内部的部件并且附接到真空容器的凸缘之间提供不同指向的表面面积（国际原子能机构（МАГАТЭ），维也纳，2002ITER技术基础，ITER EDA文件系列号24，工厂描述文件，第2.3章，第10页-2.3.4.3电气连接，图2.3.4-4电气连接的一个搭接片）。
在已知的装置中，具有不同指向的表面面积的板的表面为L形的并且为穿孔的。这些板一个套叠在另一个内部以形成单个U形堆叠。在已知的装置中，由于板中的穿孔和褶皱，导电板的堆叠在垂直于侧面部件平面的方向上不够柔顺。另外，只要导电板具有垂直于主（环形）磁场分量引导电流的垂直部段，这就可以产生作用在装置上的较高电磁力。
已知装置的缺点在于，在等离子体破裂的情况下，当电流流过时，它具有有限的电流负载能力。垂直于磁场流动的电流（托卡马克的磁场环形分量的最大值可以是约9T）在装置上施加很大的力，该力可以是几十千牛顿。最大力作用在垂直于磁场的导体上。因此，已知装置的电流负载能力受到导电板元件的堆叠的顺应性、核聚变反应堆的磁场环形分量以及垂直于磁场的装置的导电区域的存在的限制。
最接近要求保护的发明的一组特征具有用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置，其包括具有至少一个完整周期的对称波形状的导电板，该导电板一个套叠在另一个内部并连接到用于附接到位于室内部的部件以及附接到真空容器的凸缘（参见公布于2016年4月10日的RU专利2579444，IPC G21B1/17）。
已知装置的缺点是，当非永久（交流或脉冲）电流流过其中时，其电流负载能力降低。这可以通过堆叠中心中的导电板比堆叠外部的板传导显著更小的非永久电流来解释，这是由表面效应或趋肤效应引起的。已知装置的另一个缺点是，与导电板的电流密度的局部增加相关联的降低的电流负载能力出现在板和凸缘之间的接合点（过渡）处，即，最接近电流源和排水地点的点。这可以通过以下方式解释：堆叠中的板被布置成使得板对称波的母线位于垂直于凸缘接触表面的平面中。
发明内容
本发明的目的在于当非永久（交流或脉冲）电流流过导电板时，增加用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置的电流负载能力。
本发明的技术效果在于确保在装置的所有导电板上的大致相同的趋肤效应。另外，其技术效果在于减小最外板和中心板之间的吸引力（承载单向电流的导体之间的吸引力）并在每个导电板中提供均匀的电流密度分布。
通过如下来实现所述技术效果：用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的已知装置，包括呈具有至少一个完整周期的对称波的形状的导电板，所述导电板一个套叠在另一个内部并且连接到用于附接到位于室内部的部件和附接到真空容器的凸缘，根据本发明设置有第二相同堆叠的导电板，其中所述堆叠关于穿过凸缘的对称中心的线以镜像对称的方式安装。
另外，堆叠中的板被布置成使得导电板波的母线位于与凸缘接触表面平行的平面中。
装置中的两个堆叠减少了最外面的导电板和中心导电板之间的吸引力（具有单向电流的导体的吸引力），因为堆叠中的板的数量是通常装置中的板的数量的二分之一。以镜像对称的方式安装的两个板堆叠和沿着在平行于凸缘接触表面的平面中的母线安装的板允许最小化板之间的趋肤效应相关的不均匀电流分布。另外，在根据本发明的装置中，可以实现Z形连接方案，从而确保在板之间尽可能均匀的电流分布。所述技术效果可以增加装置的负载能力或者可以减小装置的尺寸，同时保持与现有技术中的装置相同的负载能力。
附图说明
附图描述了本发明的主题，其中：图1为用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置（侧视图），图2为根据图1的装置（平面图），图3为装置的等距视图，图4为流过装置的Z形电流图。
具体实施方式
用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置包括两个相同堆叠的导电板1以及用于分别附接到真空容器4和位于室内部的部件5的凸缘2、3。所述导电板的堆叠关于穿过凸缘2、3的对称中心的线以镜像对称的方式安装。导电板1呈具有至少一个完整周期的对称波的形状。基于布局需要，导电板1的表面可以呈具有多于一个完整周期的对称波的形状。在每个堆叠中，导电板1通过舌片和相应的狭槽一个套叠在另一个内部，并连接到凸缘2、3，用于例如通过机械、铜焊或焊接接头附接到位于室内部的部件4和真空容器5，或与凸缘制成一体（单件）。堆叠中的板1被布置成使得导电板1的波的母线在平行于凸缘2和3的接触表面的平面中穿过。凸缘2和3设置有安装孔，用于附接到真空容器4和位于反应堆的室（包层模块）内部的部件5。
工业实用性
该装置的功能如下。
如果等离子体被破裂，则需要在一些模式中以引起剧烈趋肤效应的频率变化的大瞬态电流从位于室内部的部件5排出到聚变反应堆的真空容器4。电流从位于室中的部件5通过凸缘2流入装置中。从凸缘2，电流通过两个堆叠的导电板1朝向凸缘3在装置内部流动。从装置并通过凸缘3，电流流入聚变反应堆的真空容器4中。当电流流过导电板1时，对于装置的所有导电板1由于两个堆叠和平行于凸缘2和3的接触表面的导电板1的母线，因此趋肤效应能够是大致均匀的。另外，在导电板1聚集成两个堆叠而不是一个堆叠的情况下，与单向电流相关联的最外面的导电板1和中心导电板之间的吸引力较低，并且每个导电板1的电流密度分布是均匀的。
Claims (2)
1.一种用于将位于核聚变反应堆室内部的部件电连接到反应堆的真空容器的装置，所述装置包括呈具有至少一个完整周期的中心对称波的形状的第一堆叠的导电板，所述第一堆叠的导电板中的一个套叠在另一个内部并且连接到用于附接到位于所述室内部的所述部件和附接到所述真空容器的凸缘，其特征在于，所述装置设置有第二相同堆叠的导电板，其中第一和第二堆叠关于穿过所述凸缘的对称中心的线以镜像对称的方式安装。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二堆叠中的板被布置成使得导电板中心对称波的母线位于与凸缘接触表面平行的平面中。
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