RU2399966C2 - Элемент первой стенки термоядерного реактора - Google Patents
Элемент первой стенки термоядерного реактора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399966C2 RU2399966C2 RU2007135120/06A RU2007135120A RU2399966C2 RU 2399966 C2 RU2399966 C2 RU 2399966C2 RU 2007135120/06 A RU2007135120/06 A RU 2007135120/06A RU 2007135120 A RU2007135120 A RU 2007135120A RU 2399966 C2 RU2399966 C2 RU 2399966C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat shield
- wall according
- cooling tube
- gap
- fibers
- Prior art date
Links
- 230000004927 fusion Effects 0.000 title claims 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 38
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 31
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 17
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 10
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000005382 thermal cycling Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000004881 precipitation hardening Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000010290 vacuum plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21B—FUSION REACTORS
- G21B1/00—Thermonuclear fusion reactors
- G21B1/11—Details
- G21B1/13—First wall; Blanket; Divertor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
Изобретение относится к термоядерным реакторам, в частности к элементам первой стенки реактора. Элемент первой стенки содержит по меньшей мере один тепловой экран из графитового материала, имеющий область А, обращенную к плазме, и расположенную противоположно область В. В тепловом экране выполнена по меньшей мере одна щель, которая выходит на поверхность В и ориентирована по существу в направлении оси охлаждающей трубки. Изобретение направлено на создание элемента, устойчивого в условиях высоких механических напряжений. 14 з.п.ф-лы, 7 ил.
Description
Изобретение относится к элементу первой стенки термоядерного реактора, содержащему по меньшей мере один состоящий из графитового материала тепловой экран с закрытым или открытым проходным отверстием и охлаждающей трубки, через которую протекает охладитель и которая, по меньшей мере частично, интегрально соединена по материалу с тепловым экраном и выполнена из материала с удельной теплопроводностью > 200 Вт/м·К.
Типичным примером использования элементов первой стенки такого типа является их использование в диверторах и лимитерах, которые подвергаются максимально возможным тепловым нагрузкам свыше 10 МВт/м2. Элементы первой стенки обычно состоят из теплового экрана и теплоотводящей области. Материал теплового экрана должен быть совместим с плазмой, иметь высокое сопротивление физическому и химическому разбрызгиванию, высокую температуру плавления/температуру возгонки и максимально возможное сопротивление тепловому удару. Кроме того, он должен иметь высокую удельную теплопроводность, низкую наведенную радиоактивность при облучении нейтронами и достаточную прочность/трещиностойкость наряду с доступностью и приемлемой ценой. Помимо тугоплавких металлов, таких как вольфрам, этим многочисленным, а иногда противоречивым, требованиям наилучшим образом удовлетворяют графитовые материалы (например, армированный волокнами графит). Поскольку энергия плазмы воздействует на эти элементы в течение длительного времени, их обычно активно охлаждают. Отводу тепла способствуют теплоотводящие элементы, например, из меди или медных сплавов, соединенные известным образом с тепловым экраном.
Элементы первой стенки могут иметь различную конструкцию. Типичной конструкцией является моноблочная конструкция. В моноблочной конструкции элемент первой стенки состоит из теплового экрана с концентрическим каналом, соединяющим тепловой экран с охлаждающей трубкой.
Элементы первой стенки должны выдерживать не только механические напряжения, вызванные нагревом, но и дополнительные механические напряжения. Такие дополнительные механические нагрузки могут создаваться посредством обусловленных электромагнитной индукцией токов, которые протекают в элементах и взаимодействуют с окружающим магнитным полем. В этом случае могут возникать высокочастотные ускоряющие силы, которые должны передаваться тепловым экраном, т.е. например, графитовым материалом. Однако графитовые материалы имеют низкую механическую прочность и трещиностойкость. Кроме того, во время работы в результате нейтронного излучения происходит охрупчивание, которое дополнительно снижает трещиностойкость этих материалов. В качестве графитового материала обычно используется армированный волокнами графит (CFC). В этом случае армирование волокнами является трехмерным и линейным. Архитектура волокон придает материалу различные свойства в зависимости от их пространственного направления. Армированный волокнами графит обычно армирован в одном пространственном направлении посредством пековых (ex-pitch) волокон, имеющих максимальные прочность и удельную теплопроводность. Армирование по двум другим пространственным направлениям осуществляется полиакрилонитрильными (ex-pan) волокнами, причем для одного направления обычно используется только иглопробивание.
Таким образом, несмотря на то, что армированный волокнами графит имеет линейную архитектуру материала, геометрия соединения "тепловой экран/охлаждающая трубка" является круговой. Из-за различия коэффициентов теплового расширения используемых материалов во время изготовления происходит рост механических напряжений, которые могут привести к появлению трещин в армированном волокнами графите. Если такие трещины и могут быть обнаружены, то только с помощью чрезвычайно сложных методов по причине геометрических факторов и сочетания используемых материалов. Это создает определенные проблемы в отношении фона ядерного окружения для таких элементов прежде всего потому, что трещины/расслоения могут стать причиной крупных аварий. Несмотря на сложные и многолетние разработки по созданию элементов первой стенки элементы, имеющиеся на настоящее время, не соответствуют в полной мере указанным выше требованиям.
Поэтому целью изобретения является создание такого элемента первой стенки, который удовлетворяет требованиям, обусловленным наличием механических напряжений.
Эта цель достигнута благодаря признакам, указанным в п.1. формулы изобретения. Элемент первой стенки содержит по меньшей мере один тепловой экран из графитового материала, сторона А которого обращена к плазме, а сторона В - в противоположную сторону. Тепловой экран имеет одну или несколько щелей, которые выходят на сторону А или В и проходят, если смотреть в направлении оси охлаждающей трубки, по существу на длину теплового экрана. Предпочтительно, чтобы максимальная ширина щели в ее нижней части не превышала D/2, где D - наружный диаметр охлаждающей трубки. Испытания, описанные подробно в Примерах, показали, что элементы согласно изобретению хорошо выдерживают механические напряжения, возникающие как во время изготовления, так и при термоциклировании. Щель предпочтительно расположена приблизительно перпендикулярно к стороне А или В, а глубина щели предпочтительно больше половины расстояния между стороной А или В и ближайшей поверхностью охлаждающей трубки. Особенно предпочтительно, чтобы глубина "х" щели лежала в диапазоне u/2≤х≤9u/10, где u - расстояние в вертикальном направлении между стороной А или В и ближайшей поверхностью охлаждающей трубки. Однако щель может простираться даже до охлаждающей трубки или до пластичного слоя, покрывающего охлаждающую трубку. В этом случае тепловой экран имеет не закрытое, а открытое проходное отверстие. Так как обычно используются охлаждающие трубки с круглым поперечным сечением, проходное отверстие тоже имеет круглое поперечное сечение.
Минимальная ширина щели, равная 10 Мкм, может быть получена при использовании известных способов резки графитовых материалов, например резки алмазной пилой или проволокой. Предпочтительная максимальная ширина щели равна D/3. Чтобы избежать пиков напряжений в нижней части щели, предпочтительно, чтобы эта нижняя часть имела закругление с радиусом, равным 0,5 от ширины щели. Также предпочтительно, чтобы щель выходила на сторону В, поскольку при работе в области щели на стороне, обращенной к плазме, образуется небольшая эрозия. В одном из предпочтительных вариантов предусмотрена одна щель, направленная к центру охлаждающей трубки. Как подробно описано в Примерах, могут быть выполнены две или три щели, что также в значительной степени снижает напряжения, возникающие при изготовлении и при термоциклировании. Выполнение теплового экрана из армированного волокнами графита в сочетании с наличием щелей дает особенно большое преимущество, особенно когда пековые (Ex-pitch) волокна ориентированы приблизительно перпендикулярно к стороне А, полиакрилонитрильные (Ex-PAN) волокна ориентированы параллельно оси охлаждающей трубки, а иглопробивные полиакрилонитрильные (Ex-PAN) волокна ориентированы радиально относительно оси охлаждающей трубки. По экономическим соображениям и для обеспечения высокой удельной теплопроводности для изготовления охлаждающих трубок предпочтительно используются медные сплавы. Механические напряжения в элементе можно снизить введением между охлаждающей трубкой и тепловым экраном очень мягкого слоя (твердость < 200 HV (по Бринеллю)).
Ниже изобретение поясняется описанием примеров его осуществления и чертежами, на которых:
на фиг.1 показан в аксонометрии элемент согласно изобретению со щелью,
на фиг.2 - вид сверху элемента, изображенного на фиг.1,
на фиг.3 - разрез элемента, изображенного на фиг.1, и направление волокон в армированном волокнами графите,
на фиг.4 показан в аксонометрии элемент согласно изобретению с двумя щелями,
на фиг.5 - вид сверху элемента, изображенного на фиг.4,
на фиг.6 - разрез элемента, изображенного на фиг.4, и направление волокон в армированном волокнами графите,
на фиг.7 - вид сверху элемента согласно изобретению с V-образной щелью.
Пример 1
Элемент 1 первой стенки, изображенный на фиг.1-3, был изготовлен следующим образом.
Тепловые экраны 2 в виде моноблоков с каналом 4 были изготовлены из армированных волокнами графитовых блоков (CFC), причем высокопрочные пековые волокна были расположены в направлении наибольшей удельной теплопроводности, полиакрилонитрильные волокна были расположены параллельно оси охлаждающей трубки, а иглопробивные полиакрилонитрильные волокна - по оси охлаждающей трубки. Размеры отдельных моноблоков составляли 40 мм (пековые волокна), 30 мм (полиакрилонитрильные волокна) и 20 мм (полиакрилонитрильные иглопробивные волокна). Канал 4 имел диаметр 14 мм и был расположен в центре 9 симметрии теплового экрана 2. Перед дальнейшей обработкой стенка канала 4 была структурирована лазером, в результате чего в армированном волокнами графите образовалось множество конических отверстий. Эти отверстия типично имели глубину приблизительно 0,5 мм, а на поверхности достигали размера 0,2-0,3 мм. Интервал был выбран таким, чтобы поверхность стенки канала была максимальной. На стороне 6, обращенной от плазмы, в тепловом экране 2 путем резки проволокой была выполнена щель 7 шириной 0,3 мм. Эта щель 7 лежала на оси симметрии теплового экрана 2 и проходила от поверхности 6, противоположной плазме, к центральному каналу 4. Впоследствии канал 4 был заполнен бескислородной медью путем литья в присутствии карбидообразующего элемента, например титана. Процесс литья проводился так, что образованная ранее в тепловом экране 2 щель 7 шириной 0,3 мм не смачивалась медью. После литья расстояние между боковыми поверхностями щели 7 было меньше первоначального. Это говорит о том, что возникшие напряжения вызвали деформацию. Это приводит к снижению напряжений без ухудшения функциональных возможностей и полезных свойств элемента 1. Визуальная и металлографическая оценка поверхностей раздела "армированный волокнами графит/медь" в поддерживаемом состоянии не выявила никаких признаков возможного расслаивания в композите армированный волокнами графит/медь.
Затем полученный таким образом, наполненный медью канал 4 подвергался механической обработке так, что получился канал с диаметром 12,5 мм; следовательно, на армированном волокнами графите остался медный слой толщиной приблизительно 0,5-1,0 мм.
Три изготовленные таким образом тепловых экрана 2 со щелью 7 были насажены, путем скольжения, на охлаждающую трубку 3 диаметром 12 мм, состоящую из сплава CuCrZr, и вставлены в металлическую банку. После сварки банки ее откачали и герметично закрыли ее часть, к которой присоединялось откачивающее устройство. Затем заключенные в банку элементы были подвергнуты процессу горячего изостатического прессования (HIP) при температуре 550°С и давлении 1000 бар. Во время этого процесса в канале 4 моноблока 2 из армированного волокнами графита произошло интегральное соединение по материалу между трубкой 3 из CuCrZr и медным слоем. Кроме того, произошло отверждение материала CuCrZr, в результате чего могли быть достигнуты прекрасные механические свойства охлаждающей трубки 3. По окончании процесса соединения с полученного элемента 1 первой стенки можно было снять банку. Визуальный осмотр не выявил никаких повреждений, например расслоения. Проведенный дополнительно ультразвуковой тест с использованием пробника внутри трубки показал прекрасную поверхность раздела.
В заключение элемент 1 первой стенки подвергался воздействию плазмы на установке вакуумно-плазменного напыления. В этом случае элемент 1 был соединен с системой водяного охлаждения, имеющейся в установке, и удерживался захватной рукой расположенного в установке робота. По скорости потока, повышению температуры охлаждающей среды и поверхности 5, на которую действует плазма, был определен тепловой поток в диапазоне 10-15 МВт/м2. Элемент 1 циклически перемещали сквозь плазму около 100 раз, каждый раз оставляя его в плазме до тех пор, пока не прекращался рост температуры охлаждающей воды. После этого испытания элемент 1 был проверен на наличие разрушений. Оказалось, что трещин не было ни в одном из испытуемых тепловых экранов 2, а такой результат не удавалось получить в известных элементах первой стенки.
Пример 2
В соответствии с примером 1 был изготовлен еще один элемент 1. В следующем испытании снабженная щелью поверхность подвергалась воздействию плазмы. Результаты испытания были аналогичны полученным в Примере 1 за исключением того, что в области щели 7 имела место небольшая эрозия.
Пример 3
Элемент 1 первой стенки, изображенный на фиг.1-3, был изготовлен следующим образом.
Тепловые экраны 2 в виде моноблоков с каналом 4 были изготовлены из армированных волокнами графитовых блоков (CFC), причем, как и в Примере 1, высокопрочные пековые волокна были расположены в направлении наибольшей удельной теплопроводности, полиакрилонитрильные волокна были расположены параллельно оси охлаждающей трубки, а иглопробивные полиакрилонитрильные волокна были расположены по оси охлаждающей трубки. Размеры отдельных моноблоков соответствовали приведенным в Примере 1. Образование каналов и лазерное структурирование выполнялись так же, как в Примере 1. На стороне 6, обращенной от плазмы, в тепловом экране 2 путем резки проволокой была выполнена щель 7 шириной 0.3 мм, расположенная на оси симметрии теплового экрана 2 и проходящая в канал 4. Так же, как в Примере 1, канал 4 был заполнен бескислородной медью, обработан механически и соединен с охлаждающей трубкой 3, состоящей из сплава CuCrZr, посредством пайки при температуре в области температуры (970°С) растворной термообработки CuCrZr. Охлаждение от температуры пайки до температур ниже 400°С происходило со скоростью охлаждения > 1 К/с, в результате чего во время последующего дисперсионного твердения при температуре 475°С в течение 3 часов могли быть получены оптимальные значения прочности. В полученных композитах после проведения термоциклирования согласно Примеру 1 не было обнаружено трещин.
Пример 3а
Элемент 1 первой стенки, изображенный на фиг.4-6, был изготовлен следующим образом.
Тепловые экраны 2 в виде моноблоков с каналом 4 были изготовлены из армированных волокнами графитовых блоков (CFC), причем, как и в предыдущих примерах, высокопрочные пековые волокна были расположены в направлении наибольшей удельной теплопроводности, полиакрилонитрильные волокна были расположены параллельно оси охлаждающей трубки, а иглопробивные полиакрилонитрильные волокна - по оси охлаждающей трубки. Размеры отдельных моноблоков были такие же, как в Примере 1. Образование каналов и лазерное структурирование выполнялись тоже аналогично Примеру 1. На стороне 6, обращенной от плазмы, в тепловом экране 2 путем резки проволокой были выполнены две щели 7 шириной 0.3 мм, расположенные зеркально-симметрично относительно оси симметрии теплового экрана 2. Каждая цель имела глубину x, равную 0,8u, где u - наименьшее расстояние между поверхностью 5 теплового экрана и охлаждающей трубкой 3. Затем так же, как в Примере 1, канал 4 был заполнен бескислородной медью, обработан механически и соединен с охлаждающей трубкой 3, состоящей из сплава CuCrZr, посредством пайки, как описано в Примере 3. В полученных композитах после термоциклирования, проведенного согласно Примеру 1, трещин обнаружено не было.
Пример 4
Элемент 1 первой стенки, изображенный на фиг.7, был изготовлен следующим образом.
Моноблоки были изготовлены согласно Примеру 1. На стороне 6, обращенной от плазмы, посредством резки проволокой была выполнена V-образная щель 7, показанная на фиг.7. Остальные операции проводились так же, как в Примере 1. В полученных композитах после термоциклирования, проведенного согласно Примеру 1, тоже не было обнаружено трещин.
Claims (15)
1. Элемент (1) первой стенки термоядерного реактора, содержащий по меньшей мере один тепловой экран (2) из графитового материала и охлаждающую трубку (3) с наружным диаметром D, через которую протекает охладитель и которая по меньшей мере частично соединена интегрально своим материалом с материалом теплового экрана (2) и выполнена из материала с удельной теплопроводностью >200 Вт/(м·К), причем тепловой экран (2) имеет закрытое или открытое проходное отверстие (4), поверхность А (5), обращенную к плазме, поверхность В (6), расположенную с противоположной стороны, длину I и ширину b, отличающийся тем, что тепловой экран (2) имеет по меньшей мере одну щель (7), проходящую, по существу, на длину I теплового экрана и выходящую на поверхность В (6).
2. Элемент (1) первой стенки по п.1, отличающийся тем, что максимальная ширина "y" щели в ее нижней части равна D/2.
3. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что выходящая на поверхность В (6) щель (7) проходит вглубь, по существу, перпендикулярно этой поверхности.
4. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что глубина "x" щели (7) лежит в диапазоне u/2<x<u, где u - наименьшее расстояние между поверхностью (5, 6) теплового экрана и охлаждающей трубкой (3).
5. Элемент (1) первой стенки по п.4, отличающийся тем, что щель (7) проходит до охлаждающей трубки (3).
6. Элемент (1) первой стенки по п.1, отличающийся тем, что ширина "y" щели в ее нижней части составляет 10 мкм < y<D/3.
7. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что щель в нижней части закруглена.
8. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что тепловой экран (2) имеет одну щель (7), ориентированную в направлении к центру (9) охлаждающей трубки (3).
9. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что тепловой экран (2) имеет две щели (7), расположенные зеркально-симметрично относительно плоскости симметрии.
10. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что тепловой экран (2) имеет три или более щелей (7).
11. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что тепловой экран (2) выполнен из армированного волокнами графита.
12. Элемент (1) первой стенки по п.11, отличающийся тем, что волокна с наибольшей прочностью и щель (7) расположены друг относительно друга под углом не более 20°.
13. Элемент (1) первой стенки по п.11, отличающийся тем, что пековые волокна ориентированы приблизительно перпендикулярно поверхности А, полиакрилонитрильные волокна ориентированы параллельно оси охлаждающей трубки, а иглопробивные полиакрилонитрильные волокна ориентированы в радиальном направлении относительно оси охлаждающей трубки.
14. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что охлаждающая трубка (3) выполнена из медного сплава.
15. Элемент (1) первой стенки по п.1 или 2, отличающийся тем, что между охлаждающей трубкой (3) и тепловым экраном (2) расположен слой (8) чистой меди или медного сплава с твердостью менее 200 HV.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0017905U AT8485U1 (de) | 2005-03-22 | 2005-03-22 | Erste-wand-komponente für fusionsreaktor |
| ATGM179/2005 | 2005-03-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2007135120A RU2007135120A (ru) | 2009-04-27 |
| RU2399966C2 true RU2399966C2 (ru) | 2010-09-20 |
Family
ID=36578782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007135120/06A RU2399966C2 (ru) | 2005-03-22 | 2006-03-17 | Элемент первой стенки термоядерного реактора |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8064563B2 (ru) |
| EP (1) | EP1861855B1 (ru) |
| JP (1) | JP5329219B2 (ru) |
| KR (1) | KR101242871B1 (ru) |
| CN (1) | CN101147207A (ru) |
| AT (1) | AT8485U1 (ru) |
| AU (1) | AU2006227582B2 (ru) |
| BR (1) | BRPI0609128B1 (ru) |
| CA (1) | CA2600187C (ru) |
| RU (1) | RU2399966C2 (ru) |
| WO (1) | WO2006099643A1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804452C1 (ru) * | 2020-11-19 | 2023-09-29 | Токемек Энерджи Лтд | Бланкет-размножитель |
| US11869677B2 (en) | 2020-11-19 | 2024-01-09 | Tokamak Energy Ltd | Breeder blanket for nuclear fusion reactor |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5283396B2 (ja) * | 2008-02-12 | 2013-09-04 | 川崎重工業株式会社 | 炭素材と銅合金材を冶金的に接合する高熱負荷機器製造方法 |
| CN102222528B (zh) * | 2011-04-11 | 2013-02-13 | 核工业西南物理研究院 | 第一镜样品辐照支架与辐照方法 |
| CN102284837B (zh) * | 2011-07-07 | 2013-06-26 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种用于核聚变装置的高热负荷部件制造方法 |
| FR2978860A1 (fr) * | 2011-08-01 | 2013-02-08 | Commissariat Energie Atomique | Composant de premiere paroi pour reacteur de fusion nucleaire et son procede de realisation |
| RU2484545C1 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Система для пневматической транспортировки тритийвоспроизводящих детекторов в канале наработки трития бланкета термоядерного реактора |
| CN102564831B (zh) * | 2011-12-07 | 2014-05-07 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 用于核聚变实验装置的第一壁部件上可拆卸分析的嵌入式样品装夹方法 |
| JP6173767B2 (ja) | 2013-05-16 | 2017-08-02 | 川崎重工業株式会社 | 炭素繊維複合材料製受熱タイルおよびその製造方法 |
| JP6403040B2 (ja) * | 2014-02-05 | 2018-10-10 | 川崎重工業株式会社 | 炭素繊維複合材製受熱タイルおよびその製造方法 |
| US9992917B2 (en) | 2014-03-10 | 2018-06-05 | Vulcan GMS | 3-D printing method for producing tungsten-based shielding parts |
| CN103886919B (zh) * | 2014-03-26 | 2016-02-17 | 北京工业大学 | 利用叠片结构提高聚变堆内壁耐等离子体辐照性能的方法 |
| CN105989902B (zh) * | 2015-12-23 | 2018-11-13 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 一种用于核聚变装置城堡形部件结构研究的样品设计方法 |
| CN108269622A (zh) * | 2016-12-30 | 2018-07-10 | 核工业西南物理研究院 | 一种被动冷却式托克马克装置弱场侧第一壁组件 |
| CN109961856A (zh) * | 2017-12-25 | 2019-07-02 | 哈尔滨工业大学 | 一种防止直面等离子体部分温度过高的核聚变第一壁 |
| CN111312411B (zh) * | 2018-12-11 | 2022-10-21 | 核工业西南物理研究院 | 液化惰性气体射流注入防护等离子体破裂的方法 |
| CN110047599A (zh) * | 2019-03-21 | 2019-07-23 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于聚变装置冷屏的绝缘结构 |
| CN111826609B (zh) * | 2020-03-30 | 2022-06-28 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种u-w-n三元薄膜及其制备方法和应用 |
| CN111477352B (zh) * | 2020-04-22 | 2023-03-10 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种用于聚变装置偏滤器第一壁相邻冷却通道的u型装置及其装配方法 |
| CN112743298B (zh) * | 2020-12-29 | 2023-02-14 | 武汉善福重型机床有限公司 | 一种冷却系统热屏蔽模块的制造方法 |
| CN112992384A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种碳纤维增强复合材料cfc保护限制器 |
| CN114864113B (zh) * | 2022-05-31 | 2023-03-14 | 核工业西南物理研究院 | 一种托卡马克第一壁结构 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1912912A (en) * | 1928-10-26 | 1933-06-06 | Nygaard Oscar | Furnace wall |
| GB1089391A (en) * | 1964-01-16 | 1967-11-01 | Nuclear Power Plant Co Ltd | Nuclear reactor cores |
| JPS57165785A (en) * | 1981-04-03 | 1982-10-12 | Tokyo Shibaura Electric Co | Diverter for nuclear fusion system |
| JPS58106799U (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-20 | 株式会社日立製作所 | ダイバ−タ冷却管 |
| DE3416843A1 (de) | 1984-05-07 | 1985-11-14 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Aktiv gekuehlter hitzeschild |
| JPS62184388A (ja) * | 1986-02-10 | 1987-08-12 | 株式会社東芝 | 核融合装置の受熱板 |
| EP0339606B1 (en) * | 1988-04-28 | 1995-08-23 | Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha | Carbon fiber-reinforced carbon composite materials, processes for their production, and first walls of nuclear fusion reactors employing them |
| DE3828902A1 (de) * | 1988-08-25 | 1990-03-08 | Max Planck Gesellschaft | Waermeschutzschild |
| JPH0814633B2 (ja) * | 1989-05-24 | 1996-02-14 | 株式会社日立製作所 | 核融合炉 |
| JP2934272B2 (ja) * | 1990-03-15 | 1999-08-16 | 川崎重工業株式会社 | 核融合炉第１壁保護材の取り付け部の構造 |
| JPH03287093A (ja) * | 1990-04-03 | 1991-12-17 | Toshiba Corp | 核融合装置 |
| JPH052088A (ja) * | 1991-06-25 | 1993-01-08 | Toshiba Corp | 核融合装置の第一壁 |
| JPH0881290A (ja) * | 1994-09-09 | 1996-03-26 | Hitachi Chem Co Ltd | 銅合金被覆炭素材料及びその製造法並びに銅合金被覆炭素材料を用いたプラズマ対向材 |
| AT401900B (de) * | 1995-05-02 | 1996-12-27 | Plansee Ag | Verfahren zur herstellung eines thermisch hoch belastbaren bauteils |
| US5740995A (en) * | 1996-06-26 | 1998-04-21 | Richter; Herbert | Device for supporting objects |
| AT3175U1 (de) * | 1999-02-05 | 1999-11-25 | Plansee Ag | Verfahren zur herstellung eines thermisch hoch belastbaren verbundbauteiles |
| JP2001004767A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Japan Atom Energy Res Inst | 核融合炉ブランケット構造体 |
| RU2179340C2 (ru) | 2000-05-06 | 2002-02-10 | Государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники" | Первая стенка термоядерного реактора |
| AT6636U1 (de) * | 2003-04-02 | 2004-01-26 | Plansee Ag | Verbundbauteil für fusionsreaktor |
-
2005
- 2005-03-22 AT AT0017905U patent/AT8485U1/de not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-03-17 CN CNA200680009205XA patent/CN101147207A/zh active Pending
- 2006-03-17 JP JP2008502182A patent/JP5329219B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-17 BR BRPI0609128-8A patent/BRPI0609128B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2006-03-17 WO PCT/AT2006/000113 patent/WO2006099643A1/de active Application Filing
- 2006-03-17 AU AU2006227582A patent/AU2006227582B2/en not_active Ceased
- 2006-03-17 RU RU2007135120/06A patent/RU2399966C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2006-03-17 KR KR1020077020719A patent/KR101242871B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2006-03-17 CA CA2600187A patent/CA2600187C/en not_active Expired - Fee Related
- 2006-03-17 EP EP06704755.5A patent/EP1861855B1/de not_active Not-in-force
-
2007
- 2007-09-24 US US11/859,993 patent/US8064563B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2804452C1 (ru) * | 2020-11-19 | 2023-09-29 | Токемек Энерджи Лтд | Бланкет-размножитель |
| US11869677B2 (en) | 2020-11-19 | 2024-01-09 | Tokamak Energy Ltd | Breeder blanket for nuclear fusion reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1861855B1 (de) | 2015-08-26 |
| AU2006227582A1 (en) | 2006-09-28 |
| WO2006099643A1 (de) | 2006-09-28 |
| KR20070113219A (ko) | 2007-11-28 |
| BRPI0609128A2 (pt) | 2010-02-23 |
| BRPI0609128B1 (pt) | 2018-01-09 |
| CN101147207A (zh) | 2008-03-19 |
| AT8485U1 (de) | 2006-08-15 |
| RU2007135120A (ru) | 2009-04-27 |
| EP1861855A1 (de) | 2007-12-05 |
| CA2600187A1 (en) | 2006-09-28 |
| CA2600187C (en) | 2012-10-16 |
| JP5329219B2 (ja) | 2013-10-30 |
| AU2006227582B2 (en) | 2012-02-02 |
| JP2008533492A (ja) | 2008-08-21 |
| US20080032530A1 (en) | 2008-02-07 |
| KR101242871B1 (ko) | 2013-03-12 |
| US8064563B2 (en) | 2011-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2399966C2 (ru) | Элемент первой стенки термоядерного реактора | |
| JP5717779B2 (ja) | モノブロック冷却装置構成要素 | |
| RU2403632C2 (ru) | Первый стеновой компонент с отрезком трубы | |
| JP4540381B2 (ja) | 核融合炉のための複合構造部材およびその製造方法 | |
| Joshi et al. | Processing of bimetallic steel-copper joint by laser beam welding | |
| EP2998962A1 (en) | Heat receiving tile formed from carbon fiber composite material and method for producing same | |
| Bansal et al. | Characterization of microstructure and strength of microwave welded Inconel 718 joints at 2.45 GHz frequency | |
| Chowdhury et al. | A perspective review on experimental investigation and numerical modeling of electron beam welding process | |
| Çalıgülü et al. | Microstructural characteristic of dissimilar welded components (AISI 430 ferritic-AISI 304 austenitic stainless steels) by CO2 laser beam welding (LBW) | |
| Tamang et al. | Joining of Cu to SS304 by microwave hybrid heating with Ni as interlayer | |
| Fang et al. | The laser welding with hot wire of 316LN thick plate applied on ITER correction coil case | |
| Bansal et al. | Application of electromagnetic energy for joining inconel 718 plates | |
| KR102323976B1 (ko) | 낮은 퀴리 온도를 갖는 가열 수단을 이용한 플라스틱 물체들의 열적 결합 방법 및 그 장치 | |
| JP3521318B2 (ja) | 高熱流束受熱板及びその製造方法 | |
| JPH09113660A (ja) | 核融合炉 | |
| Singh et al. | Study of joining copper-mild steel using microwave energy | |
| Shogan et al. | The use of reconstituted charpy specimens to extend RE Ginna reactor pressure surveillance data | |
| Otsubo et al. | Microstructure and Mechanical Properties of YAG Laser Welded Spheroidal Graphite Cast Iron | |
| Dabin et al. | A NEW GENERATION OF X RAY ABSORBERS FOR A NEW GENERATION OF X-RAY ABSORBERS FOR THE ESRF EBS STORAGE RING | |
| Enparantza et al. | Beam stop design and construction for the front end test stand at isis | |
| Anderson et al. | TPX divertor design | |
| Ganjeh et al. | Investigation on Braze Joint Strength and Microstructure of Ti-CP with Ag and Ti Base Filler Alloys | |
| Katahira et al. | Surface melting technique of small diameter stainless steel pipe by means of yttrium aluminium garnet laser | |
| Morizono et al. | Influence of heating temperature on interface separation behavior between Ti-20 mol% Al alloy and high carbon steel | |
| Wilden et al. | Improving laser cladding process conditions by inducing skin effect through high frequency magnetic field |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130116 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180318 |