[發(fā)明專利]超導(dǎo)托卡馬克縱向場(chǎng)線圈支撐腿結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110038564.0
• 申請(qǐng)日: 2011-02-16
• 公開（公告）號(hào): CN102163481A
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊慶喜;宋云濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所
• 主分類號(hào): H01F6/06
• 分類號(hào): H01F6/06;H01F6/04
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超導(dǎo)托卡馬克裝置領(lǐng)域，具體是超導(dǎo)托卡馬克裝置縱向場(chǎng)線圈支撐腿結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前，磁約束核聚變進(jìn)行可控核聚變研究的一種主要途徑之一，而超導(dǎo)托卡馬克是目前世界上進(jìn)行磁約束核聚變研究的一種主要裝置。其中縱向場(chǎng)線圈是超導(dǎo)托卡馬克的關(guān)鍵部件之一，縱向場(chǎng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)位形和磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)等離子體運(yùn)行起著重要約束作用。在目前的超導(dǎo)托卡馬克中，如EAST,?JET?和ITER，縱向場(chǎng)線圈形狀普遍采用”D”形狀結(jié)構(gòu)，縱向場(chǎng)線圈的定位裝配和自重主要靠下面的支撐腿完成和承擔(dān)，圖2為EAST?托卡馬克裝置整體裝配圖，此圖給出了縱向場(chǎng)線圈與支撐腿的裝配關(guān)系（在其它超導(dǎo)托卡馬克中，縱向場(chǎng)線圈與支撐腿裝配位置關(guān)系類似）。不僅如此，縱向場(chǎng)線圈支撐腿還承擔(dān)著極向場(chǎng)線圈，勁管的重量和超導(dǎo)托卡馬克在運(yùn)行時(shí)各種工況下的熱載荷，電磁載荷，但支撐腿的總體受力分為三個(gè)方向，如圖3所示。在超導(dǎo)托卡馬克運(yùn)行過(guò)程中，若因支撐腿的剛度不夠而使縱向場(chǎng)線圈的位置精度偏差較大，由縱向場(chǎng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)位形精度不夠而無(wú)法約束全部的高溫等離子體，有部分高溫等離子體將逃逸磁場(chǎng)約束可能會(huì)直接接觸超導(dǎo)托卡馬克真空室內(nèi)部部件而導(dǎo)致燒蝕損壞。不僅如此，被高溫等離子體接觸的內(nèi)部部件產(chǎn)生的高溫?，通過(guò)熱傳導(dǎo)和熱輻射還將會(huì)使整個(gè)超導(dǎo)磁體線圈遭到損壞而無(wú)法運(yùn)行。另外，在超導(dǎo)托卡馬克運(yùn)行重復(fù)運(yùn)行的情況下，支撐腿由于受到熱載荷，電磁載荷重復(fù)，交替的作用，若支撐腿的強(qiáng)度不夠，支撐腿容易產(chǎn)生疲勞斷裂而失效，這將導(dǎo)致整個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置都會(huì)受到損壞。因此，縱向場(chǎng)線圈支撐腿作為縱向場(chǎng)線圈，甚至整個(gè)超導(dǎo)托卡馬克裝置也是一個(gè)非常重要的部件之一。在目前的超導(dǎo)托卡馬克中，縱向場(chǎng)線圈支撐腿設(shè)計(jì)時(shí)基本上注重高剛度，高強(qiáng)度要求，這對(duì)支撐腿的設(shè)計(jì)和高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)材料的選擇提出了很高的要求，而且如何降低或緩解縱向場(chǎng)線圈支撐腿上的剪切力在目前的全超導(dǎo)托卡馬克中還沒(méi)有得到很好的解決。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超導(dǎo)托卡馬克縱向場(chǎng)線圈支撐腿結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，抗彎能力強(qiáng)，抗剪效果好以及阻熱效果好可以有效地提高支撐的腿的使用壽命。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

超導(dǎo)托卡馬克縱向場(chǎng)線圈支撐腿結(jié)構(gòu)，包括上絕熱套管支撐、下絕熱套管支撐、底座，其特征在于：上絕熱套管支撐與下絕熱套管支撐之間夾置有冷卻板，冷卻板中設(shè)有螺旋狀的冷卻水管，冷卻板邊緣上設(shè)有阻熱平板；底座上設(shè)有沿超導(dǎo)托卡馬克裝置徑向的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌與平面滑動(dòng)承座滑動(dòng)配合，平面滑動(dòng)承座上端固定有半球狀轉(zhuǎn)動(dòng)承座，半球狀轉(zhuǎn)動(dòng)承座與下絕熱套管支撐的下端采用球面鉸接；所述的平面滑動(dòng)承座的左、右側(cè)分別對(duì)稱的位置轉(zhuǎn)動(dòng)連接有可伸縮的環(huán)向滑動(dòng)限制桿，環(huán)形滑動(dòng)限位桿的另一端活動(dòng)連接于支座上。

所述的超導(dǎo)托卡馬克縱向場(chǎng)線圈支撐腿結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的環(huán)向滑動(dòng)限制桿包括有螺套、以及螺套兩端螺合的二個(gè)螺桿，二個(gè)螺桿的另一端分別安裝有軸承，軸承分別安裝于左、右側(cè)的支座內(nèi)的轉(zhuǎn)軸及平面滑動(dòng)承座內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上。

所述的上絕熱套管支撐由玻璃纖維增強(qiáng)材料法蘭與玻璃纖維增強(qiáng)材料圓形管道通過(guò)膠接的組成。

本發(fā)明上端通過(guò)螺栓與縱向場(chǎng)線圈支撐盒連接固定，下端通過(guò)和螺釘固定在超導(dǎo)托卡馬克裝置底座上，縱向場(chǎng)線圈支撐腿通過(guò)安裝平面滑動(dòng)承座在縱向場(chǎng)線圈在冷卻和受熱膨脹時(shí)縱向場(chǎng)線圈支撐腿下部能夠沿著超導(dǎo)托卡馬克裝置徑向滑動(dòng)，可以有效地降低支撐腿彎矩應(yīng)力而提高支撐腿剛度；縱向場(chǎng)線圈支撐腿安裝半球狀轉(zhuǎn)動(dòng)承座在支撐腿到扭矩時(shí)支撐腿下部可以轉(zhuǎn)動(dòng)，可以有效地降低支撐腿上剪切力而提高支撐腿的抗剪效果；縱向場(chǎng)線圈支撐腿通過(guò)兩個(gè)絕熱套管支撐，冷卻板，和阻熱板連接縱向場(chǎng)線圈，這樣可以有效地減小支撐腿下部室溫端（297K）向縱向場(chǎng)線圈低溫端（4K）熱量的傳遞和熱輻射?？v向場(chǎng)線圈支撐腿下部?jī)啥俗?、右?duì)稱的位置各安裝了一根環(huán)向滑動(dòng)限制桿，這樣能夠確?？v向場(chǎng)線圈在超導(dǎo)托卡馬克環(huán)向方向的位置精度。

所述的絕熱套管支撐是通過(guò)玻璃纖維增強(qiáng)材料法蘭和玻璃纖維增強(qiáng)材料圓形管道通過(guò)膠接形式組裝而成。