[發明專利]用于托卡馬克裝置觀察窗的護窗裝置

在審

• 申請號: 202010836900.5
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN111863289A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 龍婷;聶林;許敏;張森;柯銳;王占輝
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: G21B1/23
• 分類號: G21B1/23;F16D3/26
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發明公開了用于托卡馬克裝置觀察窗的護窗裝置，包括波紋管密封直接轉軸、雙聯式萬向節、支撐座、連接件和擋板，所述支撐座可拆卸式安裝在托卡馬克真空室法蘭內側壁上，所述連接件轉動設置在支撐座上，所述連接件一端與用于遮擋石英玻璃觀察窗的擋板連接，另一端通過雙聯式萬向節與波紋管密封直接轉軸連接，所述波紋管密封直接轉軸安裝在托卡馬克真空室法蘭外側，所述波紋管密封直接轉軸、雙聯式萬向節、連接件和擋板的數量均至少為2個，多個擋板分層設置。本發明解決了現有傳動結構對制造和安裝精度要求高、易被破壞，且對多頁擋板的運動進行控制時導致結構復雜的問題。

技術領域

本發明涉及磁約束核聚變實驗裝置領域，具體涉及用于托卡馬克裝置觀察窗的護窗裝置。

背景技術

受控核聚變能具有儲量豐富、環境友好、固有安全等突出優勢，受到全世界高度關注。為發生聚變反應，等離子體必須達到足夠高的溫度和密度。托卡馬克作為一種磁約束核聚變實驗裝置，是未來受控核聚變能實現商用化的備選方案之一。托卡馬克的主要特點是高溫等離子體被強磁場約束在環形真空室中，真空室中極限真空度約10^-5至10^-6Pa。托卡馬克裝置上，常利用各種光學診斷觀測等離子體。通過測量等離子體發出的可見光輻射的特性，可獲得等離子體溫度和密度等參數。

等離子體發出的光透過托卡馬克真空室法蘭上的石英玻璃觀察窗后，由后端光學系統收集。然而，為提高等離子體品質，常采用輝光放電清洗、壁硅化等手段清除真空室壁附著的雜質。如不對觀察窗進行保護，觀察窗內表面將很容易鍍膜，導致光透過率大大降低，光學診斷性能下降。嚴重情況下，將導致光學診斷系統不可用。尤其對于未來的國際熱核實驗反應堆(International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER)，必須保證必要的光學診斷正常工作。因此，對觀察窗進行有效保護是非常重要的。

國際上采用護窗裝置對托卡馬克裝置觀察窗進行保護。通過護窗裝置中的傳動結構，控制真空室內部的擋板進行運動，以實現診斷系統不運行時遮擋觀察窗、而診斷系統運行時不遮擋觀察窗的功能。

目前，托卡馬克裝置觀察窗的護窗裝置一般采用齒輪或絲杠傳動，以及單葉擋板的設計。一方面，齒輪或絲杠傳動要求較高的制造和安裝精度，托卡馬克放電時，高溫等離子體可能會引起齒輪或絲杠表面材料濺射而被腐蝕，破壞齒輪或絲杠正常工作；另一方面，為不影響真空室的真空值，真空室的觀察窗數量有限，經常存在多個光學診斷系統共用一個觀察窗的情形，單個擋板往往無法適應實際使用需求。此外，若利用齒輪或絲杠傳動對多頁擋板的運動進行控制，會使護窗裝置的結構變得復雜，同時，受高溫等離子體的影響，可靠性將進一步降低。

發明內容

本發明的目的在于提供用于托卡馬克裝置觀察窗的護窗裝置，解決現有傳動結構對制造和安裝精度要求高、易被破壞，且對多頁擋板的運動進行控制時導致結構復雜的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

用于托卡馬克裝置觀察窗的護窗裝置，包括波紋管密封直接轉軸、雙聯式萬向節、支撐座、連接件和擋板，所述支撐座可拆卸式安裝在托卡馬克真空室法蘭內側壁上，所述連接件轉動設置在支撐座上，所述連接件一端與用于遮擋石英玻璃觀察窗的擋板連接，另一端通過雙聯式萬向節與波紋管密封直接轉軸連接，所述波紋管密封直接轉軸安裝在托卡馬克真空室法蘭外側，所述波紋管密封直接轉軸、雙聯式萬向節、連接件和擋板的數量均至少為2個，多個擋板分層設置。

本發明所述波紋管密封直接轉軸和雙聯式萬向節均為現有技術，所述波紋管密封直接轉軸和雙聯式萬向節構成傳動機構，實現對連接件的轉動，連接件轉動帶動擋板轉動，所述托卡馬克真空室法蘭和石英玻璃觀察窗均為托卡馬克裝置觀察窗的部件之一；所述多個擋板分層設置具體是指多個擋板不在同一平面上，2個及2個以上擋板分別保護觀察窗的各個部分，各擋板相對觀察窗表面距離不同，各擋板運動時互不干擾。

本發明的發明構思在于：