[發(fā)明專利]一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺

有效

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• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109489718B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷明準(zhǔn);李波;卯鑫;宋云濤;陸坤;沈俊松;徐淑玲;尹洲;徐坤;汪鍵;龔正
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發(fā)明公開了一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺，包括有真空室、冷卻回路系統(tǒng)、聚變堆內(nèi)部部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)、真空抽氣系統(tǒng)、高功率電子槍、部件實(shí)驗(yàn)監(jiān)測系統(tǒng)。真空室由真空腔和前后可移動端蓋組成，前后端蓋可以沿軌道運(yùn)動，真空腔腔壁布置冷卻夾層，通過冷卻回路系統(tǒng)對運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量進(jìn)行冷卻，聚變堆內(nèi)部部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動內(nèi)部平臺上的聚變堆內(nèi)部部件直線運(yùn)動和周向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明能夠提供高真空環(huán)境和高功率電子束，簡化了聚變堆內(nèi)部部件的直線運(yùn)動和周向旋轉(zhuǎn)，能夠確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整采集。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚變堆部件測試裝置領(lǐng)域，具體是一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺。

背景技術(shù)

研究磁約束托卡馬克核聚變堆終極目標(biāo)是利用聚變發(fā)電，解決人類日益凸顯的能源危機(jī)問題。包層和偏濾器作為托卡馬克裝置（如ITER裝置等）中直接面對等離子體的內(nèi)部部件，其性能的優(yōu)劣是整個(gè)聚變裝置運(yùn)行成敗的關(guān)鍵。結(jié)合聚變堆內(nèi)部高溫、高輻射熱、高能中子輻照及電磁等復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，其內(nèi)部部件應(yīng)具備的性能如下：a）承受來自中心等離子體的熱流，第一壁表面熱流密度達(dá)幾兆瓦每平方米局部可達(dá)幾十兆瓦每平方米，從而導(dǎo)致包層及偏濾器第一壁表面的溫度分別可達(dá)到幾百甚至上千攝氏度，在如此高的溫度下，一般材料都無法承受，因此，內(nèi)部部件需具備承受高溫自冷卻性能；b）承受來自中心等離子體的粒子流，高能粒子越過刮削層與第一壁表面材料相互作用引起物理濺射，減少了第一壁使用壽命，增加了維護(hù)次數(shù)等，因此，內(nèi)部部件第一壁表面材料需具備低濺射性能；c）聚變堆運(yùn)行時(shí)，在非正常情況下，可能發(fā)生等離子體破裂（主破裂-MD、垂直位移事件-VDE）事件，由于等離子體具有較大內(nèi)能，破裂時(shí)這些能量將消耗在堆內(nèi)部件上，致使第一壁表面會產(chǎn)生極大的瞬間電磁力載荷，對結(jié)構(gòu)造成沖擊，因此，內(nèi)部部件需具有能承受巨大電磁力的能力。

目前，聚變堆內(nèi)部部件有多種不同的形式，如：水冷包層和水冷偏濾器，氦冷包層和氦冷偏濾器等，而這么多的形式，到底哪一種在能滿足上述性能要求的前提下結(jié)構(gòu)冷卻效果最優(yōu)、使用壽命最長、結(jié)構(gòu)能承受的電磁力最大等，國內(nèi)還沒有一個(gè)裝置或平臺可以驗(yàn)證聚變堆內(nèi)部部件性能的優(yōu)劣。

因此，本發(fā)明致力于彌補(bǔ)國內(nèi)的空白，設(shè)計(jì)了一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺。該平臺主要以聚變堆內(nèi)部部件包層和偏濾器為著眼點(diǎn)，研究包層和偏濾器的基本性能，重點(diǎn)驗(yàn)證第一壁熱工性能與高溫高壓冷卻劑（水冷和氦冷）的關(guān)系以及原型部件在高熱負(fù)荷下（熱負(fù)荷可達(dá)穩(wěn)態(tài)10MW/m2，瞬態(tài)20MW/m2）的制造工藝等。本平臺具有集成功能強(qiáng)、提供熱負(fù)荷高、操作簡單方便等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容 本發(fā)明的目的是提供一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺，以實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證面對等離子單元承受高熱負(fù)荷能力與高溫高壓冷卻劑的關(guān)系以及聚變堆內(nèi)部部件的制造工藝的目的。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺，其特征在于：包括真空腔，真空腔軸向兩端腔口分別可拆卸密封蓋合連接有端蓋，真空腔外對應(yīng)每個(gè)端蓋分別設(shè)有平行于真空腔軸向的軌道，每個(gè)端蓋分別滑動裝配于對應(yīng)的軌道上，真空腔內(nèi)沿軸向設(shè)有滑道，滑道一端連接于對應(yīng)方向的端蓋，滑道上滑動裝配有用于承載待測聚變堆內(nèi)部部件的內(nèi)部平臺，真空腔還配備有聚變堆內(nèi)部部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)，由聚變堆內(nèi)部部件驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動內(nèi)部平臺在滑道上直線運(yùn)動及在圓周方向轉(zhuǎn)動，真空腔頂部設(shè)有電子槍入口、監(jiān)測口，真空腔上方設(shè)有電子槍和部件實(shí)驗(yàn)監(jiān)測系統(tǒng)，其中電子槍的槍口通過真空腔頂部的電子槍入口通入真空腔內(nèi)，部件實(shí)驗(yàn)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測部通過真空腔頂部的監(jiān)測口通入真空腔內(nèi)，還包括抽真空系統(tǒng)，抽真空系統(tǒng)與真空腔內(nèi)部連通，由抽真空系統(tǒng)對真空腔內(nèi)部抽真空。

所述的一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺，其特征在于：所述真空腔軸向兩端腔口分別通過密封法蘭與對應(yīng)的端蓋可拆卸密封蓋合連接。

所述的一種用于聚變堆內(nèi)部部件測試的綜合平臺，其特征在于：每個(gè)端蓋分別連接有滑座，滑座滑動安裝在端蓋對應(yīng)的軌道上。