[發明專利]一種仿星器線圈固定系統

有效

• 申請號: 202210359881.0
• 申請日: 2022-04-07
• 公開（公告）號: CN114429827B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 許宇鴻;熊國臻;劉海峰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G21B1/05
• 分類號: G21B1/05;G21B1/17
• 代理公司: 成都華飛知識產權代理事務所(普通合伙) 51281
• 代理人: 葉任海

本發明涉及磁約束核聚變技術領域，具體涉及一種仿星器線圈固定系統，包括支撐籠體和中心支撐結構，所述支撐籠體包括上支撐平臺、下支撐平臺和多個縱向支撐件，在上支撐平臺和下支撐平臺上分別設有輔助板，中心支撐結構設在支撐籠體內，用于從線圈系統內側對線圈系統進行固定支撐。本發明通過輔助板為真空室和線圈系統提供穩定的支撐點位，利用中心支撐結構從線圈系統內側對線圈系統進行固定支撐，能降低仿星器運行過程中的電磁力帶來的不良影響，進而實現完整準確的固定線圈系統和真空室的位置，對設計制造一種對等離子體具有優異約束性能的準環對稱仿星器具有重要意義。

技術領域

本發明涉及磁約束核聚變技術領域，具體涉及一種仿星器線圈固定系統。

背景技術

隨著社會的發展進步，人類對能源的需求越來越大，世界能源危機日益加劇。在現有的能源體系中，主要以傳統的煤、石油、天然氣等不可再生能源為主，這些能源不僅在使用過程中會對環境產生巨大污染，而且可供使用的年限非常有限。因此，為了維持人類社會高速的可持續發展，必須發展安全且儲量豐富的清潔能源。受控核聚變能正是這樣一種能源，由于其燃料在海水中儲量豐富且聚變反應過程中不產生長周期放射性物質，而被公認為是解決人類能源危機的最佳途徑。

核聚變反應的發生需要上億度的高溫，如此高的溫度使物質被電離而形成高溫等離子體。研究表明，采用強磁場可以很好地將高溫等離子體中的帶電粒子約束在一個磁容器內，這就是磁約束的基本原理。多年來的研究結果表明，受控磁約束聚變是最有可能率先實現聚變能商業化的途徑。目前，世界上最有成效的兩種受控磁約束聚變裝置為托卡馬克和仿星器。

對于托卡馬克，雖然經過半個多世紀的不懈探索，基于托卡馬克位形的磁約束聚變研究已經取得了巨大的進展；但是，托卡馬克等離子體電流在接近極端條件時可能由于磁流體不穩定性引起等離子體的大破裂，從而導致裝置的安全風險。

而磁約束聚變的另一類裝置——仿星器的磁場完全由外置磁場線圈的電流產生。由于仿星器沒有等離子體電流，故不會引起大破裂，并能夠長時間穩態運行，因此它更適合作為商用聚變堆。美國、日本和德國等國家都擁有仿星器裝置，國際上對仿星器的研究也從未間斷。仿星器通過外置扭曲的磁場線圈，不需要等離子體電流即可產生約束高溫等離子體的螺旋磁場。然而，仿星器的線圈結構和制造工藝比托卡馬克復雜得多。與托卡馬克相比，早期建造的傳統仿星器具有很高的磁場波紋度。從原理上講，這將引起大的新經典輸運損失，導致其約束性能低于托卡馬克，這正是傳統仿星器未能成為國際主流的磁約束聚變位形的主要原因。鑒于仿星器位形具有無等離子體大破裂的明顯優勢，人們一直在堅持不懈的對仿星器進行研究，其中，改善和優化傳統仿星器的磁場位形，以提高其對等離子體的約束性能便成為近年來磁約束聚變研究的焦點之一。

通過了解和分析當前國際上現有的磁約束聚變裝置的特性，申請人設計一種將托卡馬克與傳統仿星器優勢相結合的準環對稱磁場位形的仿星器，該準環對稱仿星器包括線圈系統、真空室、支撐系統、電源系統、水冷系統、中央控制系統、加熱和診斷系統；為保證準環對稱仿星器能夠正常穩定運行，就需要對線圈系統和真空室進行有效固定，并防止線圈系統產生的電磁力影響裝置的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能對線圈系統和真空室進行有效固定，并能降低運行過程中電磁力影響的仿星器線圈固定系統。本發明提供的一種仿星器線圈固定系統，包括支撐籠體和中心支撐結構，所述支撐籠體包括上支撐平臺、下支撐平臺和多個縱向支撐件，在上支撐平臺和下支撐平臺上分別設有輔助板，中心支撐結構設在支撐籠體內，用于從線圈系統內側對線圈系統進行固定支撐。本發明通過輔助板為真空室和線圈系統提供穩定的支撐點位，利用中心支撐結構從線圈系統內側對線圈系統進行固定支撐，能降低仿星器運行過程中的電磁力帶來的不良影響，進而實現完整準確的固定線圈系統和真空室的位置，對設計制造一種對等離子體具有優異約束性能的準環對稱仿星器具有重要意義。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：