[發明專利]用于聚變反應堆的環向場線圈

有效

• 申請號: 201480050310.2
• 申請日: 2014-09-10
• 公開（公告）號: CN105637592B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 阿蘭·賽克斯;米哈爾·格瑞亞耐維奇;大衛·金厄姆;大衛·霍克沃斯;齊亞德·赫爾曼;斯蒂文·波爾
• 申請（專利權）人: 托卡馬克能量有限公司
• 主分類號: G21B1/05
• 分類號: G21B1/05
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 李江暉

1.一種用于在核聚變反應堆中產生環向磁場的環向場線圈(101)，所述核聚變反應堆包括環向等離子體腔室，所述環向等離子體腔室具有中心柱，所述環向場線圈包括多個繞組(109)，所述多個繞組(109)構造為穿過所述中心柱并且繞所述等離子體腔室的外側經過；其中，

每個繞組(109)包括電纜(302)，所述電纜包括多個堆疊的HTS帶材(301)，每個HTS帶材包括一層或多層高溫超導體材料；

其特征在于，所述HTS帶材布置成使得當環向場線圈在所述反應堆中就位時，在電纜穿過中心柱時，在反應堆操作期間每個HTS帶材的面基本上垂直于最大中子通量的方向。

2.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，所述堆疊的HTS帶材布置成使得當電纜繞所述等離子體腔室的外側經過時，所述堆疊的HTS帶材扭轉地絞合。

3.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，構造為與所述中心柱的中心靠近地經過的所述電纜中的至少一個電纜具有比構造為離所述中心更遠地穿過所述中心柱的電纜的截面更小的截面。

4.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，所述堆疊的HTS帶材布置成使得當所述電纜穿過所述中心柱時，每個HTS帶材的面基本上平行于極向磁場。

5.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，所述HTS帶材沿著所述帶材的縱向軸線預先壓縮。

6.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，構造為與所述中心柱的中心靠近地經過的至少一個帶材比構造為離所述中心更遠地經過的所述電纜以更高電流密度載送電流。

7.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，每個HTS帶材的頂面和底面由銅形成。

8.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，每個HTS帶材包括一個或多個銅層。

9.根據權利要求1所述的環向場線圈，還包括：冷卻系統，所述冷卻系統能將所述電纜冷卻到30K或更低。

10.根據權利要求1所述的環向場線圈，其中，使用的所述環向磁場為3T或更高。

11.一種用于在核聚變反應堆中產生環向磁場的環向場線圈(101)，所述核聚變反應堆包括環向等離子體腔室，所述環向等離子體腔室具有中心柱，所述環向場線圈包括多個繞組(109)，所述多個繞組(109)構造為穿過所述中心柱并且繞所述等離子體腔室的外側經過；其中，

每個繞組(109)包括電纜，所述電纜包括多個HTS帶材(301)，每個HTS帶材包括一層或多層高溫超導體材料；以及

其特征在于，構造為與所述中心柱的中心靠近地經過的所述電纜中的至少一個電纜具有比構造為離所述中心更遠地穿過所述中心柱的電纜的截面更小的截面。

12.根據權利要求11所述的環向場線圈，其中，每個電纜包括多個堆疊的HTS帶材。

13.根據權利要求11所述的環向場線圈，其中，每個電纜包括繞銅芯布置的多個HTS帶材。

14.一種核聚變反應堆(100)，所述核聚變反應堆包括等離子體腔室，所述等離子體腔室具有中心柱(108)，其特征在于，所述核聚變反應堆包括根據前述權利要求1-13中任一項所述的環向場線圈(101)。

15.根據權利要求14所述的聚變反應堆，其中，所述中心柱包括中央芯，螺線管定位于或能夠插入于所述中央芯中。

16.根據權利要求14所述的聚變反應堆，包括：四個或更多個環向場線圈。

17.根據權利要求14所述的聚變反應堆，構造成用以將等離子體約束在所述等離子體腔室內，且受約束等離子體的主半徑為1.5m或更小。

18.根據權利要求14所述聚變反應堆，所述反應堆具有2.5或更小的縱橫比的球形托卡馬克反應堆。

19.根據權利要求14所述的聚變反應堆，其中，繞所述中心柱設置屏蔽物以便減小或消除由于中子造成的破壞。

20.根據權利要求14所述的聚變反應堆，其中，所述中心柱的外部的至少一部分由非HTS材料制成，所述非HTS材料提供屏蔽物以對抗中子對所述HTS帶材的破壞。