[發明專利]一種用于聚變堆大氣側的串聯式帶電水路貫穿件

在審

• 申請號: 201711480773.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN109990141A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 王明旭;蔡立君;劉雨祥;徐紅兵;盧勇;袁應龍;劉容利;甘明楊;郭凱飛;王波;馬靜;王英翹;李波;孫繼武;閻佐鍵;董毅
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院;沈陽慧宇真空技術有限公司
• 主分類號: F16L5/02
• 分類號: F16L5/02;H01B17/58
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 汝小龍

本發明屬于聚變堆貫穿件技術領域，具體涉及一種用于聚變堆大氣側的帶電水路貫穿件；該貫穿件包括，第一層電絕緣約束結構，第二層電絕緣約束結構，過渡管，外套管，隔套，法蘭管，ITER法蘭和ITER法蘭緊固螺栓，本發明采用波紋管彈性件緩沖水管傳遞過來的機械負載，保護陶瓷封接件；采用輔助支撐結構承載水管的機械負載，用超高純(99％)Al₂O₃陶瓷作為支撐結構的電絕緣元件，并具有一定的耐中子輻照能力。該貫穿件通過熱水和導電的水管、雙金屬密封真空法蘭組件、雙層具有電絕緣的氚及放射性物質約束(真空約束)結構、防止低真空下氣體擊穿的電絕緣結構、水管支撐定位與電絕緣結構、約束完整性監測結構。

技術領域

本發明屬于聚變堆貫穿件技術領域，具體涉及一種用于聚變堆大氣側的串聯式帶電水路貫穿件。

背景技術

在氘氚聚變堆中，水、電穿透約束壁壘的貫穿件，以及帶電冷卻水回路的貫穿件是聚變堆工程的常用的重要部件之一。由于聚變堆是工作在氘氚聚變等離子體的工作環境下，工作環境惡劣，如：高溫、放射性輻照、熱沖擊和機械沖擊，以及各種核安全要求：氚和放射性約束的安全等級、地震安全等級、真空等級、氚分類和遠程機械手操作分類等級要求，使得普通工業(真空設備)中的水、電貫穿件無法滿足聚變堆工程需求。

以ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor，國際熱核聚變實驗堆)中的輝光放電清洗系統為例。該系統在輝光放電清洗時，電極的動力電是借用電極冷卻水管饋入。水路的最高電壓1.5～4.5kV，饋入電流30A，輝光放電的工作氣體為He、H₂或D₂，工作氣壓在10^-3～15Pa，冷卻水是入口水溫為240℃/水壓4.4MPa的過熱水，約束壁(真空室)的溫度為200℃；在氘氚聚變放電期間，入口水溫為70℃/水壓4.0MPa，約束壁(真空室)溫度～70℃，工作氣體為H₂、D₂和T₂，本底氣壓為10^-5Pa(H₂、D₂和T₂)，本底雜質氣體分壓強為10^-7Pa；在裝置內漏水事故中，裝置內的最高壓強為0.15MPa，在SL-2的地震期間和地震之后保證約束的完整性。

因此，要求貫穿件保證：

1)貫穿件的電絕緣要求：

a)絕緣件材料本身的電絕緣要求；

b)氣體放電；

c)耐中子輻照；

2)在正常運行和各種事故中放射性物質約束的安全可靠性，承受各種運行和事故負載，實時監測約束結構的完整性；

保證貫穿件在高溫運行中釋放的氣體滿足聚變堆對貫穿件放氣量的要求，不影響聚變等離子體約束性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于聚變堆大氣側的串聯式帶電水路貫穿件，能夠承受聚變裝置運行和各種事故產生的各種負載，并保證放射性約束的完整性。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

本發明一種用于聚變堆大氣側的串聯式帶電水路貫穿件，該貫穿件包括：第一層電絕緣約束結構，第二層電絕緣約束結構，過渡管，外套管，隔套，法蘭管，ITER法蘭和ITER法蘭緊固螺栓；

所述第一層電絕緣約束結構通過隔套與第二層電絕緣約束結構串聯連通構成電絕緣約束結構；