KR20110075661A - Tube heating system for vacuum vessel of a tokamak - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A heating structure for a vacuum container coating flow path of a tokamak is provided to prevent or minimize an influence due to mutual magnetic field with a vacuum container by installing a heating unit apart form a coating flow path. CONSTITUTION: A vapor state of carborane is injected into a coating flow path so as to reduce internal contaminants of a vacuum container of a tokamak. A heating unit(110) heats gas. A heat exchange unit(120) is formed to cover an outside of a coating flow path. The heat exchange unit has a circulation path through the heated gas is moved. The heat exchange unit maintains the vapor state of carborane and supplies the vapor state of carborane to the vacuum container.

Description

토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조{Tube heating system for vacuum vessel of a tokamak}Tube heating system for vacuum vessel of a tokamak

본 발명은 유로 가열구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 불순물의 감소시킬 수 있는 카르보란을 증기상태로 진공용기의 내면 공급하는 코팅 유로의 전체에 가열된 기체를 순환시키고, 이 기체를 가열하는 가열부를 일정 거리 이격시킴에 따라 카르보란의 증기상태 유지는 물론, 진공용기에서 발생되는 자장으로부터 영향을 받지 않아 가열부의 수명 연장 및 교체가 용이하여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조에 관한 것이다.The present invention relates to a flow path heating structure, and more particularly, a heated gas is circulated through the entire coating flow path for supplying carborane, which can reduce impurities, to the inner surface of the vacuum vessel in a vapor state, and heating the gas. As the part is separated by a certain distance, the vacuum chamber coating flow path of Tokamak can be maintained not only from the vapor state of the carborane but also from the magnetic field generated in the vacuum container, so that the life of the heating part can be extended and replaced easily and the work efficiency can be improved. It's about structure.

일반적으로, 차세대 핵융합 연구 장치인 초전도 토카막 (tokamak) 장치는 플라즈마 상태의 중수소를 강한 자기장으로 가두기 위한 토로이달 코일과, 플라즈마를 발생시키고 그 위치와 모양을 제어하기 위한 포로이달 코일들로 구성된다.In general, a superconducting tokamak device, a next-generation fusion research device, consists of a toroidal coil for confining deuterium in a plasma state to a strong magnetic field, and a poroidal coil for generating a plasma and controlling its position and shape.

다시 말해, 핵융합 실험 장치인 토카막 장치의 주요 구성품으로는 초전도 자석 (superconducting magnet), 초전도 자석 구조물(superconducting magnet structure), 진공용기 (vacuum vessel), 저온용기 (cryostat), 열차폐막 (thermal shield), 플라즈마 대향부품(PFC, Plasma Facing Component), 플라즈마 진단설비 (plasma diagnostics) 등으로 구성되어 있다.In other words, the main components of the Tokamak device, the fusion test apparatus, are superconducting magnets, superconducting magnet structures, vacuum vessels, cryostats, thermal shields, Plasma Facing Component (PFC), Plasma Diagnostics, etc.

초전도 자석은 상전도 전자석과는 달리 일정한 온도 이하로 내려가면 저항이 없어지는 초전도 관내연선도체(CICC)를 코일로 사용하므로 열이 발생하지 않기 때문에, 이것을 핵융합장치에 이용하여 원하는 시간만큼 연속운전을 하는 것을 가능하게 한다.Superconducting magnets, unlike phase conducting electromagnets, use a superconducting tube conductor (CICC) as a coil, which loses resistance when it falls below a certain temperature.Therefore, no heat is generated, so it is used in a fusion device for continuous operation for a desired time. Makes it possible to do

이러한, 토카막 장치의 초전도 자석 구조물은 3개로 이루어지는데, TF(Toroidal Field) 자석구조물은 초전도 선재를 사각형의 금속관으로 둘러싸는 방식인 관내 연선도체로 만든 후 그 도체를 와인더 장비로 D 형으로 감아 만든 코일을 포함하며, 이러한 D형상의 자석이 16 개로 이루어진다.The Tokamak device consists of three superconducting magnet structures. The TF (Toroidal Field) magnetic structure is made of a stranded conductor inside the tube, which surrounds the superconducting wire with a rectangular metal tube, and then wound the conductor in a D-shape with a winder. The coil is made of 16 D-shaped magnets.

TF 자석 구조물(코일)과 마찬가지로 초전도 자석이면서 자기장을 급격히 변화시켜 플라즈마를 생성시키고, 중심 솔레노이드(CS) 자석 구조물과 함께 플라즈마 전류를 발생시키는 PF(Poloidal Field) 자석구조물이 함께 구성된다.Like the TF magnet structure (coil), a superconducting magnet, which rapidly changes the magnetic field to generate a plasma, and is composed of a PF (Poloidal Field) magnet structure that generates a plasma current together with the central solenoid (CS) magnet structure.

또한, 플라즈마에 전류가 유도되도록 하는 중심 솔레노이드(CS) 자석구조물이 중심부에 형성되고, 플라즈마가 발생되고 가두어 지는 진공용기가 D형상의 TF자석구조물의 내부에 구성되어 있다.In addition, a central solenoid (CS) magnet structure for inducing a current to the plasma is formed in the center, and the vacuum vessel in which the plasma is generated and confined is configured inside the D-shaped TF magnet structure.

도 1은 종래 토카막을 도시한 도면이고, 도 2는 종래 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조를 도시한 도면이다.1 is a view showing a conventional tokamak, Figure 2 is a view showing a vacuum container coating flow path heating structure of a conventional tokamak.

도 1에 도시된 바와 같이, 토카막(1)에는 진공용기(20)와 이 진공용기(20)를 둘러싼 초전도자석 구조물(10)이 구비되며, 먼저, 초전도자석 구조물(10)의 초전도 자석(SC Magnet)은 고온의 플라즈마를 진공용기 벽에 닿지 않고 가두어두기 위한 것으로, 그 주요장치인 토카막(1)을 보유하고 있다.As shown in FIG. 1, the toka film 1 includes a vacuum vessel 20 and a superconducting magnet structure 10 surrounding the vacuum vessel 20. First, a superconducting magnet (SC) of the superconducting magnet structure 10 is provided. Magnet) is used to trap high-temperature plasma without touching the wall of the vacuum vessel, and has a main device, a toka membrane (1).

상기 토카막(1)은 TF(Toroidal Field) 및 PF(Poloidal Field) 코일을 사용하여 플라즈마의 생성, 구속, 제어를 담당한다.The tokamak 1 is responsible for the generation, confinement, and control of plasma using a TF (Toroidal Field) and a PF (Poloidal Field) coil.

그리고 초전도자석 구조물(10)은 TF(Toroidal Field)코일로 구성된 TF 구조물(11)과 PF(Poroidal Field)코일로 구성된 PF 구조물(12) 및 CS(Central Solenoid)코일로 구성된 CS 구조물(13)로 구성되며, 각 구조물은 연결구조물(미 도시)에 의해 연결된다.The superconducting magnet structure 10 is composed of a TF structure 11 composed of TF (Toroidal Field) coils, a PF structure composed of PF (Poroidal Field) coils 12, and a CS structure 13 composed of CS (Central Solenoid) coils. Each structure is connected by a connecting structure (not shown).

상기 TF 구조물(11)로 내설되는 TF코일은 약 35KA의 직류전류로 운전되며, 상기 CS 구조물(13)의 CS코일과 PF 구조물(12)의 PF코일은 펄스운전을 하여 상호 자장변화에 의한 기전력을 도넛 형상의 진공용기 내부에 발생시켜 플라즈마를 생성하고 플라즈마 전류 및 TF 자장과 함께 플라즈마를 구속시키는 역할을 수행한다.The TF coil built into the TF structure 11 is operated with a DC current of about 35KA, and the CS coil of the CS structure 13 and the PF coil of the PF structure 12 are pulsed to perform electromotive force due to mutual magnetic field changes. It generates inside the donut-shaped vacuum vessel to generate a plasma and serves to constrain the plasma along with the plasma current and the TF magnetic field.

또한 진공용기(20)에는 코팅 유로(30)가 구비되어 진공용기(20) 내면을 코팅하기 위해 카르보란(Carborane)을 공급하게 된다.In addition, the vacuum vessel 20 is provided with a coating flow path 30 to supply a carborane (Carborane) to coat the inner surface of the vacuum vessel (20).

여기서, 진공용기(20) 내면을 코팅하는 이유는 핵융합을 위해서는 초고진공의 조건이 필요하며, 이 초고진공을 달성하기 위해 진공용기(20) 내부는 고청정의 조건이 필요하기 때문이다.Here, the reason for coating the inner surface of the vacuum vessel 20 is that the ultra-high vacuum condition is required for the fusion, because the vacuum vessel 20 inside the high-clean condition is required to achieve this ultra-high vacuum.

이에 따라, 진공용기(20)의 세척을 위해 직접 세척을 하거나 진공용기(20)를 가열 또는 플라즈마 방전을 이용한 방법 등이 사용되어 불순물을 효과적으로 제어할 수 있으나 마그네틱 필드(magnectic field)가 존재하는 경우 사용이 불가능하 고, 플라즈마 운전 시 불순물 농도를 보다 직접적으로 제어하기 위해 카르보란(Carborane)을 진공용기(20) 내부로 주입하여 그 내면을 코팅함에 따라 불순물을 감소시키고 있다.Accordingly, impurities may be effectively controlled by directly washing or cleaning the vacuum vessel 20 by heating or plasma discharge for the cleaning of the vacuum vessel 20. However, when a magnetic field exists. It is impossible to use, and in order to more directly control the impurity concentration during plasma operation, carborane is injected into the vacuum vessel 20 to reduce impurities as the inner surface thereof is coated.

이러한 카르보란(Carborane)을 이용하여 진공용기(20) 내면을 코팅하기 위해서는 증기상태의 카르보란(Carborane)이 주입되어야 하며, 이를 위해 코팅 유로(30) 주변에 가열부(50)와 열전달관(40)을 갖는 가열구조가 설치되어 증기상태의 카르보란(Carborane)이 주입되었다.In order to coat the inner surface of the vacuum vessel 20 using the carborane (Carborane), the carborane in the vapor state should be injected, for this purpose, the heating part 50 and the heat transfer tube ( A heating structure with 40) was installed to inject a steamed carborane.

그러나 이 열전달관(40)은 코팅 유로(30)를 따라 직선 또는 나선형으로 설치되어 일부 면 또는 선 접촉에 의해 국부적인으로 열전달이 이루어짐에 따라 그 효율이 저하되는 문제점이 있다.However, this heat transfer tube 40 is installed along the coating flow path 30 in a straight or spiral form has a problem that the efficiency is lowered as the local heat transfer is made by some surface or line contact.

그리고 가열부(50)는 코팅 유로(30)에 직접 설치가 되며, 이 코팅 유로(30)가 설치되는 토카막(1) 부위는 고자장이면서 전기적으로 안정된 조건이 필요한 것으로, 가열부(50)와 진공용기(20) 각각에서 발생되는 자장에 의해 가열부(50)는 쉽게 손상되고, 진공용기(20)는 실험에 영향을 주어 상호 다양한 문제점이 발생되고 있다.And the heating unit 50 is directly installed in the coating flow path 30, the portion of the Tokamak (1) where the coating flow path 30 is installed is a high magnetic field and electrically stable conditions are required, and the heating unit 50 and The heating unit 50 is easily damaged by the magnetic field generated in each of the vacuum vessels 20, and the vacuum vessel 20 affects the experiment, and various problems are generated.

이에 따라, 진공용기(20)에 영향이 없이 코팅 유로(30)에 일정한 온도의 열을 전달할 수 있는 가열구조의 개발이 시급히 요구되는 실정이다.Accordingly, there is an urgent need to develop a heating structure capable of transferring a constant temperature of heat to the coating flow path 30 without affecting the vacuum vessel 20.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로써, 기체를 가열하는 가열부를 구비하고, 이 가열부에 의해 가열된 기체를 전달하는 열교환부에 의해 코팅 유로에 일정한 열을 공급함에 따라 그 내부를 따라 이동되는 카르보란(Carborane)을 증기상태로 유지시킬 수 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and provided with a heating unit for heating the gas, by supplying a constant heat to the coating flow path by a heat exchange unit for transferring the gas heated by the heating unit Carborane, which moves along its interior, can be kept in a vapor state.

특히, 열교환부는 코팅 유로의 외측을 다중으로 감싸도록 내부튜브와 외부튜브로 구성되어 코팅 유로 전체에 열을 전달함에 따라 열교환율을 상승시켜 고온을 유지할 수 있다.In particular, the heat exchanger is composed of an inner tube and an outer tube to surround the outer side of the coating flow path in multiple ways to maintain high temperature by increasing the heat exchange rate as heat is transferred to the entire coating flow path.

또한 가열부는 코팅 유로로부터 일정거리 이격하여 구비됨에 따라 진공용기와 상호 자장에 의한 영향을 방지 또는 최소화시킬 수 있어 정확한 실험과 손상을 방지하여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조를 제공하는 것이 목적이다.In addition, since the heating part is provided at a predetermined distance from the coating flow path, it is possible to prevent or minimize the influence of the vacuum container and the mutual magnetic field so that the vacuum container coating flow path heating structure of the toka film can improve the working efficiency by preventing accurate experiments and damage. The purpose is to provide.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명은, 토카막 장치의 진공용기 내부 오염을 감소시키기 위해 증기상태의 카르보란(Carborane)이 주입되는 코팅 유로를 가열하는 가열구조에 있어서, 상기 가열구조는, 기체를 가열시키는 가열부; 및 상기 코팅 유로의 외측을 감싸도록 구비되되, 이 코팅 유로와의 사이에 상기 가열부에 의해 가열된 기체가 이동되는 순환로를 갖는 열교환부를 포함하여 이루어지고, 상기 열 교환부에 의해 카르보란이 증기상태를 유지하여 진공용기로 공급된다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heating structure for heating a coating flow path in which carbon borane is injected in order to reduce contamination inside a vacuum container of a tokamak device, wherein the heating structure is configured to heat a gas. Heating section; And a heat exchanger provided to surround the outer side of the coating flow path, the heat exchanger having a circulation path through which the gas heated by the heating part moves between the coating flow path and carborane vaporized by the heat exchanger. It is maintained in the state and supplied to the vacuum container.

바람직하게, 상기 열교환기는, 상기 코팅 유로의 외주면과 일정간격 이격되어 제1순환로를 형성하는 내부튜브, 상기 내부튜브의 외측으로 일정간격 이격되어 제2순환로를 형성하되, 상기 제1순환로와 일단부에서 연통되고, 그 일단은 패킹부재에 의해 밀폐되는 외부튜브, 및 상기 코팅 유로가 관통 설치되고, 상기 내부튜브와 외부튜브의 개방된 타단에 구비되어 그 내부에 상기 내부튜브에 가열된 기체를 유입시키기 위한 기체유입구와 상기 외부튜브의 기체를 배출시키기 위한 기체배출구를 갖는 플랜지를 포함하여 이루어진다.Preferably, the heat exchanger is an inner tube which is spaced apart from the outer circumferential surface of the coating flow path to form a first circulation path, and is spaced apart by a predetermined distance to the outside of the inner tube to form a second circulation path, wherein the first circulation path and one end portion In communication with, one end of the outer tube is sealed by the packing member, and the coating flow path is installed through, the inner tube and the other end of the outer tube is provided at the other end is introduced into the heated gas inside the inner tube And a flange having a gas inlet for discharging and a gas outlet for discharging the gas of the outer tube.

그리고 상기 내부튜브는 상기 내부튜브는 STS316L로 형성되고, 0.6 ~ 1mm 두께로 형성된다.The inner tube is formed of STS316L and the inner tube is formed to a thickness of 0.6 ~ 1mm.

또한, 상기 코팅 유로와 내부튜브의 이격거리는 3.5 ~ 4.3mm이다.In addition, the distance between the coating flow path and the inner tube is 3.5 ~ 4.3mm.

그리고 상기 외부튜브는 STS316L로 형성되고, 1.63 ~ 1.67mm 두께로 형성된다.And the outer tube is formed of STS316L, 1.63 ~ 1.67mm thick.

또한, 상기 내부튜브와 외부튜브의 이격거리는 3.05 ~ 3.09mm이다.In addition, the separation distance of the inner tube and the outer tube is 3.05 ~ 3.09mm.

그리고 상기 패킹부재는 코팅 유로에 용접에 의해 접합된다.The packing member is joined to the coating flow path by welding.

또한, 상기 외부튜브의 길이는 내부튜브의 길이보다 길게 형성되어 그 길이차이만큼의 공간부가 형성되어 상기 제1순환로와 제2순환로가 연통된다.In addition, the length of the outer tube is formed longer than the length of the inner tube is formed by the space portion by the length difference, the first circulation path and the second circulation path is in communication.

그리고 상기 내부튜브와 외부튜브의 길이는 동일하고, 상기 패킹부재와 닿는 내부튜브의 일단부 외주를 따라 다수의 연결공이 통공되어 상기 제1순환로와 제2순환로가 연통된다.The inner tube and the outer tube have the same length, and a plurality of connecting holes are formed through the outer circumference of one end of the inner tube in contact with the packing member so that the first circulation path and the second circulation path communicate with each other.

또한, 상기 가열로에서 가열되어 열교환부로 공급 및 순환되는 기체는 공기와 질소 또는 불활성 가스 중 선택된 어느 하나 이상이다.In addition, the gas heated in the furnace and supplied and circulated to the heat exchange unit is at least one selected from air, nitrogen, and an inert gas.

그리고 상기 불활성 가스는, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논, 라돈 중 선택된 어느 하나 이상이다.The inert gas is at least one selected from argon, helium, neon, krypton, xenon, and radon.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조에 의하면, 가열된 기체를 이용하여 코팅 유로 외측 전체에 열을 전달시켜 유로를 따라 이동되는 카르보란을 증기상태로 유지할 수 있어 종래 코팅 유로를 따라 직선 또는 나선형으로 설치되어 일부 면 또는 선 접촉에 의해 국부적인 열전달의 문제점을 해소할 수 있고, 가열부가 코팅 유로와 일정간격 이격되어 진공용기에서 발생되는 자장으로부터 영향을 받지 않아 가열부의 수명 연장시킬 수 있으며, 가열부의 절연 손상이 발생되어도 진공용기에 누설 전류가 발생되는 것을 방지하여 작업의 효율성을 향상시킬 수 있게 하는 매우 유용하고 효과적인 발명이다.As described above, according to the vacuum container coating flow path heating structure of the toka film according to the present invention, it is possible to transfer the heat to the entire outside of the coating flow path by using the heated gas to keep the carborane that is moved along the flow path in a vapor state. It is installed in a straight line or spiral along the coating flow path to solve the problem of local heat transfer by some surface or line contact, and the heating part is separated from the coating flow path by a certain distance so that it is not influenced by the magnetic field generated in the vacuum container. It is a very useful and effective invention that can extend the life and prevent the leakage current in the vacuum vessel even if the insulation damage of the heating portion is generated to improve the efficiency of the operation.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

또한, 본 실시 예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고 단지 예시로 제시된 것이며, 그 기술적 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.In addition, the present embodiment is not intended to limit the scope of the present invention, but is presented by way of example only, and various modifications may be made without departing from the technical gist of the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 단면도를 도시한 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 작동상태를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 내부튜브를 도시한 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 내부튜브의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.Figure 3 is a view showing a vacuum container coating flow path heating structure of the toka film according to the present invention, Figure 4 is a view showing a cross-sectional view of the vacuum container coating flow path heating structure of the toka film according to the present invention, Figure 5 Figure 6 is a view showing the operating state of the vacuum container coating flow path heating structure of the toka film according to the present invention, Figure 6 is a view showing the inner tube of the vacuum container coating flow path heating structure of the toka film according to the present invention, Figure 7 is a toka film according to the present invention Figure 2 shows another embodiment of the inner tube of the vacuum vessel coating flow path heating structure.

도면에서 도시한 바와 같이, 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조(100)는 가열부(110)와 열교환부(120)로 구성되어 토카막(1)의 진공용기(20) 내부 오염을 감소시키기 위해 증기상태의 카르보란(Carborane)이 주입되는 코팅 유로(30)를 가열하게 된다.As shown in the figure, the vacuum container coating flow path heating structure 100 of the toka membrane is composed of a heating unit 110 and a heat exchange unit 120 to reduce the contamination inside the vacuum vessel 20 of the toka membrane 1. Carborane in a state is heated to the coating flow path 30 is injected.

가열부(110)는 기체를 가열시키는 것으로, 코팅 유로(30)로부터 일정거리 이격하여 구비됨에 따라 진공용기(20)와 상호 자장에 의한 영향을 방지 또는 최소화시킬 수 있어 정확한 실험과 손상을 방지하게 된다.The heating unit 110 is to heat the gas, and is provided at a predetermined distance away from the coating flow path 30 to prevent or minimize the influence of the mutually magnetic field with the vacuum vessel 20 to prevent accurate experiments and damage do.

그리고 열교환부(120)는 가열부(110)에 의해 가열된 기체를 순화시켜 코팅 유로(30)를 가열함에 따라 코팅 유로(30) 내부에 이동되는 카르보란(carborane)을 증기상태로 유지시키게 된다.In addition, the heat exchanger 120 purifies the gas heated by the heating unit 110 to heat the coating flow path 30 to maintain the carborane that is moved inside the coating flow path 30 in a vapor state. .

이를 위해, 열교환부(120)는 코팅 유로(30)의 외측을 감싸도록 구비되되, 이 코팅 유로(30)와의 사이에 순환로(130)를 형성하는 것으로, 이 순환로(130)는 다수의 층으로 형성되어 가열부(110)에 의해 가열된 기체가 이동된다.To this end, the heat exchanger 120 is provided to surround the outside of the coating flow path 30, to form a circulation path 130 between the coating flow path 30, the circulation path 130 is a plurality of layers The formed gas heated by the heating unit 110 is moved.

이에 따라 증기상태의 카르보란(carborane)을 증기상태를 유지하여 코팅 유 로(30)를 따라 진공용기(20)로 공급되고, 진공용기(20) 내면에 코팅되어 불순물을 감소시킬 수 있는 것이다.Accordingly, the carborane in the vapor state is maintained in the vapor state and supplied to the vacuum vessel 20 along the coating flow path 30 and coated on the inner surface of the vacuum vessel 20 to reduce impurities.

이러한 열교환부(120)는 도 4 내지 도 5에서 도시한 바와 같이, 내부튜브(122)와 외부튜브(124) 및 플랜지(126)로 구성된다.As shown in FIGS. 4 to 5, the heat exchanger 120 includes an inner tube 122, an outer tube 124, and a flange 126.

내부튜브(122)와 코팅 유로(30)의 외주면과 일정간격 이격되는 것으로, 코팅 유로(30)의 사이에 제1순환로(132)를 형성하게 된다.The inner tube 122 and the outer circumferential surface of the coating flow path 30 are spaced apart by a predetermined interval, thereby forming a first circulation path 132 between the coating flow path 30.

이러한 내부튜브(122)는 STS316L로 형성되고, 0.6 ~ 1mm 두께로 본 발명에서는 0.8mm로 형성되며, 코팅 유로(30)와 내부튜브(122)의 이격거리, 즉, 제1순환로(132)의 폭은 3.5 ~ 4.3mm로 본 발명에서는 3.9mm로 유지됨이 바람직하다.The inner tube 122 is formed of STS316L, 0.6 ~ 1mm thick in the present invention is formed in 0.8mm, the separation distance of the coating flow path 30 and the inner tube 122, that is, of the first circulation path 132 The width is preferably maintained at 3.9mm in 3.5 ~ 4.3mm in the present invention.

그리고 외부튜브(124)는 내부튜브(122)의 외측으로 일정간격 이격되는 것으로, 내부튜브(122)의 사이에 제2순환로(134)를 형성하게 된다.The outer tube 124 is spaced apart from the inner tube 122 by a predetermined interval, thereby forming a second circulation path 134 between the inner tube 122.

이러한 외부튜브(124)는 STS316L로 형성되고, 1.63 ~ 1.67mm 두께로 본 발명에서는 1.65mm로 형성되며, 내부튜브(122)와 외부튜브(124)의 이격거리, 즉, 제2순환로(134)의 폭은 3.05 ~ 3.09mm로 본 발명에서는 3.07mm로 유지됨이 바람직하다.The outer tube 124 is formed of STS316L, 1.63 ~ 1.67mm thickness is formed in the present invention 1.65mm, the separation distance of the inner tube 122 and the outer tube 124, that is, the second circulation passage 134 The width of 3.05 ~ 3.09mm in the present invention is preferably maintained at 3.07mm.

이때, 제2순환로(134)는 제1순환로(132)와 연통되는 것으로, 진공용기(20) 방향에 위치된 외부튜브(124)의 일단부 내측에서 제1순환로(132)와 제2순환로(134)가 연통된다.At this time, the second circulation passage 134 is in communication with the first circulation passage 132, and the first circulation passage 132 and the second circulation passage in one end of the outer tube 124 located in the vacuum vessel 20 direction ( 134 is communicated.

또한 외부튜브(124)는 그 일단이 패킹부재(125)에 의해 밀폐되는 것으로, 이 패킹부재(125)에 의해 코팅 유로(30)와 외부튜브(124)의 일단이 폐쇄됨에 따라 제1순환로(132)로 유입된 기체가 제2순환로(134)로 이동되어 배출된다.In addition, one end of the outer tube 124 is sealed by the packing member 125, and one end of the coating flow path 30 and the outer tube 124 is closed by the packing member 125. The gas introduced into 132 is moved to the second circulation path 134 and discharged.

이때, 패킹부재(125)는 코팅 유로(30)에 용접에 의해 접합된다.At this time, the packing member 125 is bonded to the coating flow path 30 by welding.

그리고 플랜지(126)는 코팅 유로(30)가 관통 설치되고, 내부튜브(122)와 외부튜브(124)의 개방된 타단에 구비되며, 그 내부에 기체유입구(127)와 기체배출구(128)이 형성된다.And the flange 126 is provided with a coating flow path 30 is provided at the other end of the inner tube 122 and the outer tube 124, the gas inlet 127 and the gas outlet 128 therein Is formed.

다시 말해, 가열부(110)에 의해 가열된 기체가 기체유입구(127)를 통해 내부튜브(122)에 의해 형성된 제1순환로(132)로 유입된다.In other words, the gas heated by the heating unit 110 is introduced into the first circulation path 132 formed by the inner tube 122 through the gas inlet 127.

제1순환로(132)로 공급된 가열된 기체는 코팅 유로(30)와 열교환되고, 온도가 상승된 코팅 유로(30)에 의해 카르보란(carborane)이 증기상태로 유지되어 진공용기(20)로 공급될 수 있다.The heated gas supplied to the first circulation path 132 is heat-exchanged with the coating flow path 30, and the carborane is maintained in a vapor state by the coating flow path 30 in which the temperature is raised to the vacuum vessel 20. Can be supplied.

코팅 유로(30)와 열교환된 기체는 제2순환로(134)로 이동되어 플랜지(126)의 기체배출구(128)를 통해 배출되며, 배출된 기체는 다시 가열부(110)로 이동되어 재가열된 후, 기체유입구(127)로 공급되는 것이다.The gas heat exchanged with the coating flow path 30 is moved to the second circulation path 134 to be discharged through the gas outlet 128 of the flange 126, and the discharged gas is moved to the heating unit 110 again and reheated. , To be supplied to the gas inlet 127.

이때 가열부(110)에서 가열되어 열교환부(120)로 공급 및 순환되는 기체는 공기와 질소 또는 불활성 가스 중 선택된 어느 하나 이상이며, 이 불활성 가스는, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논, 라돈 중 선택된 어느 하나 이상으로 사용될 수 있다.In this case, the gas heated in the heating unit 110 and supplied and circulated to the heat exchange unit 120 is at least one selected from air, nitrogen, and an inert gas, and the inert gas is argon, helium, neon, krypton, xenon, radon. Any one or more of the selected may be used.

본 발명에서는 질소를 사용함이 바람직하다.In the present invention, it is preferable to use nitrogen.

그리고 도 6에서 도시한 바와 같이, 외부튜브(124)의 길이는 내부튜브(122)의 길이보다 길게 형성되는 것으로, 이 외부튜브(124)의 길이와 내부튜브(122)의 길이차이만큼의 공간부가 형성되어 제1순환로(132)와 제2순환로(134)가 연통된다.And, as shown in Figure 6, the length of the outer tube 124 is formed longer than the length of the inner tube 122, the space equal to the length difference between the length of the outer tube 124 and the inner tube 122. An additional portion is formed so that the first circulation path 132 and the second circulation path 134 communicate with each other.

한편, 다른 실시 예로, 도 7에서 도시한 바와 같이, 내부튜브(122')와 외부튜브(124)의 길이는 동일하게 형성되되, 패킹부재(135)와 닿는 내부튜브(122')의 일단부 외주를 따라 다수의 연통공(122a')이 통공된다.Meanwhile, as shown in FIG. 7, the lengths of the inner tube 122 ′ and the outer tube 124 are the same, but one end of the inner tube 122 ′ contacts the packing member 135. A plurality of communication holes 122a 'are apertured along the outer circumference.

이 다수의 연통공(122a')은 제1순환로(132)와 제2순환로(134)를 연통시키는 기능과 내부튜브(122')가 코팅 유로(30)와의 이격거리를 유지시켜 제1순환로(132)를 일정하게 유지시키는 역할을 한다.The plurality of communication holes 122a 'have a function of communicating the first circulation path 132 and the second circulation path 134, and the inner tube 122' maintains a separation distance from the coating flow path 30 so that the first circulation path ( 132) to maintain a constant.

또한 내부튜브(122')가 외부튜브(124)와의 이격거리를 유지시켜 제2순환로(134)를 일정하게 유지시킴에 따라 원활하게 기체를 순환시킬 수 있어 코팅 유로(30)의 카르보란(carborane)을 증기상태로 유지시킬 수 있다.In addition, as the inner tube 122 ′ maintains a distance from the outer tube 124 to maintain the second circulation path 134 constantly, gas can be smoothly circulated so that the carborane of the coating flow path 30 can be used. ) Can be kept in the vapor state.

도 1은 종래 토카막 장치를 도시한 도면이고,1 is a view showing a conventional tokamak device,

도 2는 종래 토카막 장치의 진공용기 코팅 유로 가열구조를 도시한 도면이며,2 is a view showing a vacuum container coating flow path heating structure of a conventional tokamak device,

도 3은 본 발명에 따른 토카막 장치의 진공용기 코팅 유로 가열구조를 도시한 도면이고,3 is a view showing a vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak device according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 토카막 장치의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 단면도를 도시한 도면이며,Figure 4 is a view showing a cross-sectional view of the vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak device according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따른 토카막 장치의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 작동상태를 도시한 도면이고,5 is a view showing the operating state of the vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak device according to the present invention,

도 6은 본 발명에 따른 토카막 장치의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 내부튜브를 도시한 도면이며,6 is a view showing the inner tube of the vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak device according to the present invention,

도 7은 본 발명에 따른 토카막 장치의 진공용기 코팅 유로 가열구조의 내부튜브의 다른 실시 예를 도시한 도면이다.7 is a view showing another embodiment of the inner tube of the vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak device according to the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

30 : 코팅 유로 100 : 가열구조30: coating flow path 100: heating structure

110 : 가열부 120 : 열교환부110: heating part 120: heat exchange part

122, 122' : 내부튜브 124 : 외부튜브122, 122 ': inner tube 124: outer tube

125 : 패킹부재 126 : 플랜지125: packing member 126: flange

127 : 기체유입구 128 : 기체배출구127 gas inlet 128 gas outlet

130 : 순환로 132 : 제1순환로130: circulation 132: first circulation

134 : 제2순환로134: second circulation path

Claims (11)

토카막의 진공용기 내부 오염을 감소시키기 위해 증기상태의 카르보란(Carborane)이 주입되는 코팅 유로를 가열하는 가열구조에 있어서,In the heating structure for heating the coating flow path is injected into the carbon borane (Carborane) in order to reduce the contamination inside the vacuum chamber of the tokamak, 상기 가열구조는,The heating structure, 기체를 가열시키는 가열부; 및A heating unit for heating the gas; And 상기 코팅 유로의 외측을 감싸도록 구비되되, 이 코팅 유로와의 사이에 상기 가열부에 의해 가열된 기체가 이동되는 순환로를 갖는 열교환부를 포함하여 이루어지고,It is provided to surround the outer side of the coating flow path, and comprises a heat exchanger having a circulation path for moving the gas heated by the heating unit between the coating flow path, 상기 열교환부에 의해 카르보란이 증기상태를 유지하여 진공용기로 공급되는 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The vacuum container coating flow path heating structure of the toka film, characterized in that the carbon borane is supplied to the vacuum container by maintaining the vapor state by the heat exchange unit. 제1항에 있어서, 상기 열교환기는,According to claim 1, The heat exchanger, 상기 코팅 유로의 외주면과 일정간격 이격되어 제1순환로를 형성하는 내부튜브;An inner tube spaced apart from the outer circumferential surface of the coating flow path to form a first circulation path; 상기 내부튜브의 외측으로 일정간격 이격되어 제2순환로를 형성하되, 상기 제1순환로와 일단부에서 연통되고, 그 일단은 패킹부재에 의해 밀폐되는 외부튜브; 및An outer tube spaced apart from the inner tube by a predetermined interval to form a second circulation path, the outer tube being in communication with one end of the first circulation path, the one end being sealed by a packing member; And 상기 코팅 유로가 관통 설치되고, 상기 내부튜브와 외부튜브의 개방된 타단 에 구비되어 그 내부에 상기 내부튜브에 가열된 기체를 유입시키기 위한 기체유입구와 상기 외부튜브의 기체를 배출시키기 위한 기체배출구를 갖는 플랜지를 포함하여 이루어지는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The coating flow passage is installed through, and is provided at the other open end of the inner tube and the outer tube to the gas inlet for introducing the gas heated in the inner tube and the gas outlet for discharging the gas of the outer tube therein; A vacuum container coating flow path heating structure for a toka film comprising a flange having a groove. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 내부튜브는 STS316L로 형성되고, 0.6 ~ 1mm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The inner tube is formed of STS316L, the vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak, characterized in that formed to a thickness of 0.6 ~ 1mm. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 코팅 유로와 내부튜브의 이격거리는 3.5 ~ 4.3mm인 것으로 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The distance between the coating flow path and the inner tube is 3.5 ~ 4.3mm vacuum chamber coating flow path heating structure of the tokamak. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 외부튜브는 STS316L로 형성되고, 1.63 ~ 1.67mm 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The outer tube is formed of STS316L, the vacuum container coating flow path heating structure of the Tokamak, characterized in that formed to a thickness of 1.63 ~ 1.67mm. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 내부튜브와 외부튜브의 이격거리는 3.05 ~ 3.09mm인 것으로 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The separation distance of the inner tube and the outer tube is 3.05 ~ 3.09mm vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 패킹부재는 코팅 유로에 용접에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The packing member is a vacuum container coating flow path heating structure of the tokamak, characterized in that bonded to the coating flow path by welding. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 외부튜브의 길이는 내부튜브의 길이보다 길게 형성되어 그 길이차이만큼의 공간부가 형성되어 상기 제1순환로와 제2순환로가 연통되는 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The length of the outer tube is formed longer than the length of the inner tube is formed by the space portion by the length difference, the first vessel and the second circulation passage of the vacuum container coating flow path heating structure, characterized in that the communication. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 내부튜브와 외부튜브의 길이는 동일하고, 상기 패킹부재와 닿는 내부튜브의 일단부 외주를 따라 다수의 연결공이 통공되어 상기 제1순환로와 제2순환로가 연통되는 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The length of the inner tube and the outer tube is the same, a plurality of connecting holes through the outer periphery of one end portion of the inner tube in contact with the packing member is the Tokamak vacuum vessel, characterized in that the first circulation path and the second circulation path is in communication Coating flow path heating structure. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열로에서 가열되어 열교환부로 공급 및 순환되는 기체는 공기와 질소 또는 불활성 가스 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.The gas heated in the furnace and supplied and circulated to the heat exchanger is at least one selected from air, nitrogen, and an inert gas. 제10항에 있어서, 상기 불활성 가스는,The method of claim 10, wherein the inert gas, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 제논, 라돈 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 토카막의 진공용기 코팅 유로 가열구조.Tokamak vacuum vessel coating flow path heating structure, characterized in that any one or more selected from argon, helium, neon, krypton, xenon, radon.
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