[發明專利]聚變反應堆的氦氣實驗回路裝置

有效

• 申請號: 201710458348.9
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107067918B
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 劉艷軍;袁嬌;吳國鳳;唐孝蓉;曾浩鵬;賴科;郭曉瑋
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B23/20
• 分類號: G09B23/20;G21C17/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發明公開了一種聚變反應堆的氦氣實驗回路裝置，涉及聚變反應堆技術領域。包括系統主回路、冷卻水系統、補氣與壓力控制系統、抽真空系統、安全保護系統、電氣系統、儀表系統以及測控系統。系統主回路用于將緩沖罐內的氦氣進行升壓、降溫或者升溫后供給實驗使用，使用后的氦氣經過降溫后返回緩沖罐，完成氦氣在回路的循環；補氣與壓力控制系統用于為系統主回路提供氦氣源、控制實驗回路系統內氣體的整體壓力及回收實驗結束后主回路的氦氣；抽真空系統用于將回路抽成真空狀態，排除雜質氣體。該氦氣實驗回路裝置能夠實現各種與聚變反應堆的氦氣相關的實驗，有效保證聚變反應堆的可靠運行，提高實驗的精確度和準確度，且測試方便、簡單。

技術領域

本發明涉及聚變反應堆技術領域，尤其涉及一種聚變反應堆的氦氣實驗回路裝置。

背景技術

在未來的聚變反應堆系統中，氦氣被用于冷卻接觸等離子體的部件，如包層(Blanket)和偏濾器(Divertor)。其中，包層模塊是驗證聚變反應堆能否實現氚自持，并提取聚變所產生巨大能量的關鍵設備。經過多年的努力，我國已發展了自己的氦冷陶瓷氚增殖劑鐵素體鋼實驗包層(Test Blanket Module,TBM)技術，并將在ITER的實驗堆中進行多項測試工作，來驗證該包層模塊的設計方案。為確保待測TBM模塊能夠在ITER實驗窗口里安全、有效運行，在實施ITER實驗堆測試項目前，需要建設一個與ITER實驗堆測試環境相同的堆外氦氣實驗回路，用于檢驗我國TBM模塊在高溫高壓條件下的熱工表現以及整體的機械性能，保證ITER測試項目的順利開展。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種聚變反應堆的氦氣實驗回路裝置，所述氦氣實驗回路裝置能夠開展無輻照條件、真實溫度和壓力環境下TBM窄縫通道中氦氣流動與傳熱等熱工水力特性和安全特性的研究與驗證工作，以及第一壁、結構、增殖球床等單項實驗模擬件的熱工水力特性實驗，有效保證聚變反應堆的可靠運行，提高實驗的精確度和準確度，且測試方便、簡單。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

聚變反應堆的氦氣實驗回路裝置包括系統主回路、冷卻水系統、補氣與壓力控制系統、抽真空系統、安全保護系統、電氣系統、儀表系統以及測控系統。所述系統主回路用于將緩沖罐內的氦氣進行升壓、降溫或者升溫后供給實驗使用，使用后的氦氣經過降溫后返回緩沖罐，完成氦氣在回路的循環；所述冷卻水系統用于為冷卻器和風機提供冷源，冷卻系統主回路中的氦氣和主回路風機的電機；所述補氣與壓力控制系統用于為系統主回路提供氦氣源、控制實驗回路系統內氣體的整體壓力及回收實驗結束后主回路的氦氣；所述抽真空系統用于將氦氣實驗回路裝置抽成真空狀態，排除實驗系統內的雜質氣體，保證實驗回路注入氦氣后回路內部氦氣的純凈度；所述安全保護系統用于實現系統主回路的超壓保護；所述電氣系統用于對回路設備進行交流電供電及電氣傳動控制與保護；所述儀表系統用于測量實驗回路所需的溫度、壓力、壓差、氣體流量、液體流量、液位、真空度、電壓與電流等信號；所述測控系統用于數據采集、存儲、分析和設備控制。系統主回路、冷卻水系統、補氣與壓力控制系統、抽真空系統、安全保護系統、電氣系統、儀表系統受控于所述測控系統。

進一步的技術方案在于：所述系統主回路包括離心式風機C001、回熱器HR001、預熱器PH001、冷卻器HE001、緩沖罐BT001、緩沖罐BT002、混合器MX001、混合器MX002、過濾器F001以及相應的管道、閥門等設備，用于將緩沖罐內的氦氣進行升壓、降溫或者升溫后供給實驗使用，使用后的氦氣經過降溫后返回緩沖罐，完成氦氣在回路的循環；