CN110047599A - 一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构 - Google Patents

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葛剑
倪小军
周健
白玉成
宋云涛
陆坤
戎保
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    • G21B—FUSION REACTORS
    • G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
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    • G21B1/13—First wall; Blanket; Divertor
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Abstract

本发明公开一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，包括带有翻边的冷却面板、用于连接冷却面板的紧固件、用于电绝缘的绝缘薄板、绝缘套以及绝缘垫圈；利用紧固件将相邻的两块冷却面板连接起来，冷却面板与冷却面板之间由绝缘薄板隔开。本发明结构能够在聚变装置运行期间，大大减少冷屏上的涡流损耗、改善冷屏的发热状况以及降低冷却费用，此外它还能够减少冷屏所受到的电磁力，对冷屏结构起到了一定的保护作用。由于将冷却面板之间进行了绝缘处理，更加有利于冷却面板的模块化设计、加工与制造，同时也更加的方便了安装与维护。

Description

一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构
技术领域
本发明涉及聚变装置领域，具体涉及一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构。
背景技术
冷屏作为聚变装置中重要部件之一，其主要作用是在聚变装置正常运行状态下减少高温部件对低温超导磁体的热负荷，以确保超导磁体能够正常工作。在对冷屏结构分析时发现，由于冷屏的尺寸很大，如若按照传统的整体式结构的方法制造与装配冷屏，不仅加工难度，而且冷屏很难满足在聚变装置运行过程中复杂的电磁场与热工环境下的结构强度以及变形要求。
发明内容
为了克服上述问题，本发明的目的在于提供一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，不仅可以减少涡流损耗改善冷屏发热状况，而且能够减小冷屏所受的电磁力对冷屏结构起到一定的保护，同时也能更加利于冷屏冷却面板的模块化设计，便于加工制造与装配维护。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，包括翻边一、翻边二冷却面板一和冷却面板二，所述翻边一与冷却面板一的连接端垂直固定连接，翻边二与冷却面板二的连接端垂直固定连接，所述翻边一与翻边二之间插入绝缘薄板将其隔开，所述翻边一、翻边二通过紧固件连接。
所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述冷却面板一和冷却面板二、翻边一和翻边二均为金属材质。
所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述翻边一和翻边二分别焊接在冷却面板一和冷却面板二上。
所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述紧固件包括螺栓和螺母，翻边一、翻边二上按一定的间距均匀布置的一定数量的通孔用于螺栓、螺母的连接。
所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述螺栓上套装有绝缘套，绝缘套将螺栓与通孔隔开。
所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述螺栓与翻边二之间、螺母与翻边一之间分别由一个绝缘垫圈隔开。
本发明的有益效果：
本发明结构相对于传统冷屏之类装置，此结构能够在聚变装置运行期间，大大减少冷屏上的涡流损耗、改善冷屏的发热状况以及降低冷却费用，此外它还能够在减少冷屏所受到的电磁力，对冷却结构起到了一定的保护作用。由于将冷却面板之间进行了绝缘处理，更加有利于冷却面板的模块化设计、加工与制造，同时也更加的方便了安装与维护。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是冷却面板与冷却面板之间连接的剖面示意图；
图2是冷却面板与冷却面板间的连接图；
图3是冷却面板中涡流示意图；
图4是冷屏扇区的冷却面板爆炸视图。
图中标号：1-螺栓；2-冷却面板一；3-翻边一；4-翻边二；5-冷却面板二；6-绝缘板；7-螺栓绝缘套；8-螺母；9-绝缘垫圈。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步详细的描述。
本发明所依据的理论基础如下：
在聚变装置运行过程中，由于电磁场的变化，会在冷屏上产生涡流。涡流不但会增加冷屏的发热损耗，还会引起冷屏的电磁力。由于冷屏冷却面板的厚度远小于长度和宽度，所以由切向方向的磁场Bt变化引起的涡流可以忽略不计，只需考虑法向磁场Bn变化引起的涡流(如图3所示)。运用微积分的方法，得到冷屏面板的涡流损耗功率Pn、X方向的电磁力和Y方向的电磁力分别为：
上式中，h为冷却面板的厚度，a为冷却面板的长度，b为冷却面板的宽度，ρ为冷却面板的电阻率，t为时间，Bn为法向磁场。
进一步分析得到，一块长2a的冷屏面板与2块长a的冷屏面板的涡流损耗差值、X方向电磁力差值以及Y方向电磁力差值分别为：
假设a＝b，则可见，通过将冷却面板进行分块并绝缘连接，能够显著的减小涡流发热损耗以及电磁力。
如图1-2所示，一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构包括：螺栓1、冷却面板一2、翻边一3、翻边二4、冷却面板二5、绝缘薄板6、绝缘套7、螺母8以及绝缘垫圈9；
如图2所示，翻边一3、翻边二4和绝缘薄板6按照一定的间距开5个通孔。
如图2所示，将翻边一3与冷却面板一2进行焊接，翻边二4与冷却面板二5进行焊接。
如图1所示，将两块冷却面板在翻边处对齐，在翻边一3和翻边二4之间在插入绝缘薄板6，对左右两端的冷却面板一2、冷却面板二5进行绝缘处理。
如图1所示，将绝缘垫圈9套入螺栓1头的底部，接着将绝缘套7套入螺栓，将螺栓1、绝缘套7、绝缘垫圈9装配好后插入翻边一3、翻边二4和绝缘薄板6对齐后的通孔中。
如图1所示，在螺栓1的尾部套入绝缘垫圈9，接着使用螺母8进行紧固连接。
如图4所示，重复之前的步骤，将冷屏扇区的其余冷却面板按照相同的方法进行绝缘连接，完成冷屏扇区的装配。

Claims (6)

1.一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，包括翻边一（3）、翻边二（4）冷却面板一（2）和冷却面板二（5），所述翻边一（3）与冷却面板一（2）的连接端垂直固定连接，翻边二（4）与冷却面板二（5）的连接端垂直固定连接，所述翻边一（3）与翻边二（4）之间插入绝缘薄板（6）将其隔开，所述翻边一（3）、翻边二（4）通过紧固件连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述冷却面板一（2）和冷却面板二（5）、翻边一（3）和翻边二（4）均为金属材质。
3.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述翻边一（3）和翻边二（4）分别焊接在冷却面板一（2）和冷却面板二（5）上。
4.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述紧固件包括螺栓（1）和螺母（8），翻边一（3）、翻边二（4）上按一定的间距均匀布置的一定数量的通孔用于螺栓（1）、螺母（8）的连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述螺栓（1）上套装有绝缘套（7），绝缘套（7）将螺栓（1）与通孔隔开。
6.根据权利要求4所述的一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构，其特征在于，所述螺栓（1）与翻边二（4）之间、螺母（8）与翻边一（3）之间分别由一个绝缘垫圈（9）隔开。
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