CN110024045A - 热核反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热核工程，并用于托卡马克热核电厂的生产中。热核反应器包括真空壳体和通过柔性支撑件连接到真空壳体上的再生区模块。柔性支撑件还执行电连接器的功能；此外，支撑件由具有高导电率的材料形成。每个柔性支撑件在一端处固定在真空壳体上，并且在另一端处固定在再生区模块上；每个柔性支撑件的两个被固定的端面向再生区模块，并且实际的柔性支撑件由两个中空圆柱形元件形成，这两个中空圆柱形元件一个放在另一个中并且在不用于安装的部分中开有纵向通槽，并且中空圆柱形元件的与被固定的端相对的端被电连接和机械连接。技术结果在于使涡流从热核反应器的再生区模块转移开，并且同时从再生区的组成中消除电连接器并减少面向真空壳体的再生区模块侧上的尖点。

Description

热核反应器

技术领域

本发明涉及热核工程，并用于托卡马克热核电厂的生产中。

背景技术

从现有技术中已知一种热核反应器，其包括真空容器和通过带有紧固件和电连接器的柔性支撑件连接到真空容器的保护性再生区模块（A.Rene Raffray，MarioMerola.Overview of the design and R&D of the ITER blanket system.FusionEngineering and Design，87（2012），pp.769-776）。具有紧固件的支撑件提供机械连接，而电连接器提供电连接。

在已知的热核反应器中，设计支撑件以将再生区模块安装在热核反应器的真空容器上，吸收来自外部负载的压缩和拉伸分量。电连接器设计用于将电流从再生区模块转移到反应器的真空容器。为了防止电流流过支撑件，在支撑件的多个紧固件的多个表面上施加电绝缘涂层。在支撑件中包含绝缘涂层需要额外的工艺操作来施加绝缘涂层；此外，还对涂层提出了在不同温度场和高冲击载荷下在真空中保持完整性和性能的要求，这使得支撑件的设计复杂化，需要满足在产品生命周期的所有阶段处理具有绝缘涂层的结构元件以保持涂层的完整性和绝缘性能的许多要求，并因此降低支撑组件的可靠性。此外，所述涂层防止涡流从再生区模块转移开，当在热核反应器运行期间发生等离子体破裂时，在模块中感应出所述涡流，这就是为什么需要用于此目的特殊装置：电连接器安装在反应器的真空容器和再生区模块之间，从而提供连接器和容器与再生区模块之间的接触。除了支撑件之外，冷却剂入口和出口管、绝缘盖板、冷却剂收集器以及用于诊断系统的电缆和传感器布置在保护性再生区模块的面向真空容器的一侧上；以这种方式，保护性模块的整个后部被完全占据。对于仅不具有保护功能的下一代热核反应器模块（具有氚增殖，具有长寿命锕系元素的后燃，具有重元素富集，研究和材料测试模块等），将需要适当的被远程维护的通道；但是，如果保留当前模块安装布置，则没有剩余空间用于这些通道的连接。

已知的热核反应器的缺点如下：需要安装电连接器以使涡流从再生区模块转移开，并且需要将具有绝缘涂层的结构元件引入支撑件中。

需要安装电连接器降低了反应器的可靠性，这是由于包含在反应器中的元件数量增加；并且在面向真空容器的模块侧产生了凸起。

需要将带有绝缘涂层的结构元件引入支撑件中降低了反应器的可靠性，因为支撑组件中的结构元件的数量增加，并且这些元件中的一些元件的设计应具有带有特殊设计和处理要求的绝缘涂层。这种缺点还增加了模块安装区域中的凸起程度，因为包括具有绝缘涂层的结构元件的支撑组件的设计占据了更多空间并且使得模块的设计更复杂，其中模块的空间容纳具有绝缘涂层的部件，因为具有绝缘涂层的表面应该只是线性（平面、圆柱、圆锥）以允许涂层的精加工，并且它们需要具有沟槽、倒角、平移表面等的特殊结构设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有更高可靠性的热核反应器。

本发明的技术结果在于使涡流从热核反应器的再生区模块转移开，同时从再生区的组成中消除电连接器并减少再生区模块面向真空容器的一侧上的凸起。

该技术结果是通过以下事实实现的：在包括真空壳体和通过柔性支撑件连接到真空壳体上的再生区模块的热核反应器中，其中每个柔性支撑件在一端处固定在真空容器上，并且在另一端处固定在再生区模块上，根据本发明，柔性支撑件还执行电连接器的功能，其中支撑件由具有高导电性的材料制成，而每个柔性支撑件的两个固定端面向再生区模块，柔性支撑件本身由两个中空圆柱形元件形成，这两个中空圆柱形元件一个放在另一个中并且在不用于安装的部分中开有纵向通槽，并且中空圆柱形元件的与被固定的端部相对的端部被电连接且机械连接。

以这种方式布置热核反应器的所述元件消除了在支撑件的设计中使用绝缘涂层，同时由具有高导电性的材料形成支撑件允许使涡流从热核反应器的再生区模块转移开而无需使用额外的设备（电连接器），并且还减少了支撑件中的能量释放，并且因此降低了支撑件的温度，这些因素结合起来简化了热核反应器的设计，并且因此，提高其可靠性。然而，当电连接器的功能被转移给柔性支撑件时，当电流与反应器的磁场相互作用时产生的横向力也开始作用在支撑件上。为了平衡横向力，柔性支撑件被配置为一个放置在另一个中的两个穿孔圆柱形元件，这使得能够通过它们实现电流的逆流。当电流与反应器的磁场相互作用时，这继而平衡了作用在支撑件上的横向力，因为由两个相等且相反指向的力产生的力将为零。平衡支撑件内部的横向力减少了支撑件中的应力，从而增加其负载能力和可靠性。

附图说明

图1说明了本发明的实质，图1显示了热核反应器的一部分，其中真空容器连接到再生区模块（纵向截面）。

具体实施方式

热核反应器包括真空容器1和通过柔性支撑件3连接到真空容器上的再生区模块2。支撑件3的在一端处固定在再生区模块2上，形成机械和电连接。柔性支撑件3的另一端连接到热核反应器的真空容器1。柔性支撑件3的两个被固定的端部面向再生区模块2，而柔性支撑件3本身由两个中空圆柱形元件形成，这两个中空圆柱形元件一个放在另一个中并且在不用于安装的部分中开有沿轴向方向延伸的通槽。中空圆柱形元件的与被固定的端部相对的端部以某种已知的方式电连接和机械连接（例如，软钎焊、熔焊或软钎焊螺纹），或者整个支撑件由实心工件制成。柔性支撑件3由具有高导电性的材料制成，例如铬-锆青铜，并且还执行电连接器的功能。

工业实用性

要求保护的热核反应器如下操作。

在热核反应器的操作期间，由等离子体破裂引起的电流和动态负载作用在再生区模块2上。模块2应该可靠地固定在热核反应器的真空容器1上，以平衡外部负载的压缩和拉伸分量。此外，在模块2和反应器容器1之间需要可靠的电接触，以将涡流从模块2转移到真空容器1。柔性支撑件3执行将再生区模块2安装在真空容器1上的功能，同时外部负载的压缩或拉伸分量经由连接从再生区模块2传递到柔性支撑件3，并且从支撑件经由第二连接以现有技术已知的方式传递到真空容器1。由于柔性支撑件3由具有高导电性的材料制成，因此除了传递力的压缩和拉伸分量之外，柔性支撑件3还将电流从再生区模块2转移到真空容器1。电流从再生区模块2流入柔性支撑件3的与再生区模块2连接的圆柱形穿孔元件4中。然后电流经由所述穿孔元件4和另一个穿孔元件5的连接点从所述穿孔元件4流到另一个穿孔元件5。然后，电流经由连接柔性支撑件的点从第二元件5流到真空容器1。同时，电流以相反的方向流过紧密间隔的穿孔元件4和5，这平衡了由电流和反应器的磁场之间的相互作用产生的并作用在整个支撑件上的横向力，因为由两个相等且相反指向的力产生的力将为零。压缩和拉伸负载由柔性支撑件3的穿孔元件吸收，因为穿孔实施为在该负载分量的作用方向上（沿轴向方向）延伸的槽。在横向于轴向的方向上，支撑件3屈服（柔性），因为在不用于安装的部分中，支撑件的穿孔元件是一组能够弯曲的杆。

Claims (1)

1.一种包括真空容器和通过柔性支撑件连接到真空容器上的再生区模块的热核反应器，其中每个柔性支撑件在一端处固定在真空容器上，并且在另一端处固定在再生区模块上，其特征在于，柔性支撑件还执行电连接器的功能，其中支撑件由具有高导电性的材料制成，而每个柔性支撑件的两个被固定的端面向再生区模块，柔性支撑件本身由两个中空圆柱形元件形成，这两个中空圆柱形元件一个放在另一个中并且在不用于安装的部分中开有纵向通槽，并且中空圆柱形元件的与被固定的端相对的端被电连接且机械连接。