[發明專利]一種熱核聚變堆超導線圈熱屏蔽部件及其制備方法

在審

• 申請號: 202011047780.7
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112259317A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 許丹;李鵬遠;張騰;孫振超;柳根;魏海鴻;羅蓉蓉;李敏
• 申請（專利權）人: 核工業西南物理研究院
• 主分類號: H01F6/04
• 分類號: H01F6/04;H01F41/04;G21B1/05;G21B1/11
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 王婷

本發明屬于熱核聚變堆技術領域，具體涉及一種熱核聚變堆超導線圈熱屏蔽部件及其制備方法,包括：F型管A、F型管B、銅板A、銅板B、銅板C、銅鉻鋯鋼管釬焊組件；所述銅板A3與銅板B4之間通過銅鉻鋯鋼管釬焊組件連接，所述銅板B與銅板C之間設置有銅鉻鋯鋼管釬焊組件；所述銅鉻鋯鋼管釬焊組件的兩端分別設置有F型管A和F型管B。

技術領域

本發明屬于熱核聚變堆技術領域，具體涉及一種熱核聚變堆超導線圈熱屏蔽部件及其制備方法。

背景技術

ITER是目前世界上最大的超導托卡馬克裝置。在ITER裝置中，等離子體的磁約束是通過不同的超導線圈實現的。在聚變堆磁體系統系統包括18個校正線圈，這些超導線圈必須保持在極低溫以下才能保持超導性進而維持ITER裝置的穩定運行。然而每一個與校正場線圈接觸的極向場線圈盒在磁場下的產熱約16.596kW，為了確保聚變堆運行期間校正場超導磁體的正常運行。由接觸極向場線圈支撐的銅合金板和內部有10k和5bar氦冷媒的316L管系統連接而成的熱屏蔽部件位于極向場線圈支撐和校正線圈夾之間，以帶走極向場線圈支撐產生的熱量。

目前熱屏蔽部件存在的幾個問題：

1)無法在超過1000mm長度上的實現不銹鋼管和銅板真空釬焊接頭的高質量連接；

2)銅合金板在和鋼管真空釬焊時晶粒嚴重長大，導致力學性能退化,在經歷釬焊熱循環之后銅的屈服強度甚至低于60MPa；

3)TS屬于真空室內部件且焊縫數量非常多，要求其具備良好的密封性能，其泄漏要求為1x10-9Pa.m3/s；

因此，需要設計一種超導線圈熱屏蔽部件以解決上述有技術中超導線圈熱屏蔽部件異種材料連接質量不高、力學性能退化、真空密封性能低的技術問題。

發明內容

本發明的目的是設計一種熱核聚變堆超導線圈熱屏蔽部件及其制備方法，用于解決現有技術中超導線圈熱屏蔽部件異種材料連接質量不高、力學性能退化、真空密封性能低的技術問題

本發明的技術方案：

一種熱核聚變堆超導線圈熱屏蔽部件，包括：F型管A1、F型管B2、銅板A3、銅板B4、銅板C5、銅鉻鋯鋼管釬焊組件6；所述銅板A3與銅板B4之間通過銅鉻鋯鋼管釬焊組件6連接，所述銅板B4與銅板C5之間設置有銅鉻鋯鋼管釬焊組件6；所述銅鉻鋯鋼管釬焊組件6的兩端分別設置有F型管A1和F型管B2。

所述銅鉻鋯鋼管釬焊組件6包括：銅鉻鋯塊10、釬料7、填料槽8和鋼管9；

所述銅鉻鋯塊10整體為條狀“凸”型結構，銅鉻鋯塊10的中央上開有銅合金通孔，鋼管9插入銅合金通孔內，且鋼管9與銅合金通孔之間不接觸且留有間隙，在銅合金通孔一側設置有填料槽8；所述釬料7放置在填料槽8內。

鋼管9直線度為0.02mm/100mm，鋼管9圓度在0.02mm以內，鋼管9材質為銹鋼材質；所述釬料7材料為AgCu28。

一種如上中任意其一所述的一種熱核聚變堆超導線圈熱屏蔽部件，包括如下步驟：

步驟一：對鋼管9及銅鉻鋯塊10的釬焊前表面處理進行機加工；

步驟二：鋼管9及銅鉻鋯塊10的釬焊前裝配及真空釬焊；

步驟三：放入真空釬焊爐中進行釬焊；

步驟四：將銅鉻鋯鋼管釬焊組件6加工后與銅板A3、銅板B4、銅板C5使用攪拌摩擦焊接進行對接

步驟五：采用TIG焊接方式將F型管A1和F型管B2與銅鉻鋯鋼管釬焊組件6內的鋼管9連接；

步驟六：對步驟四銅鉻鋯鋼管釬焊組件6與銅板3、4、5的攪拌摩擦焊縫進行無損檢測；