Устройство для закрепления сегментов бланкета на корпусе термоядерного реактора

 

Использование: в ядерной энергетике, в термоядерных реакторах, а также в других отраслях техники, в которых требуется осуществлять крепление элементов конструкции в труднодоступных местах. Сущность изобретения: устройство для закрепления сегментов бланкета на корпусе термоядерного реактора содержит силовой цилиндр, шток и стопор, соединенный со штоком. В силовом цилиндре на штоке закреплены два поршня, расположенные на расстоянии друг от друга и разделяющие силовой цилиндр на три полости. Средняя полость заполнена легкоплавким материалом, разделена на два объема перегородкой с отверстием, через которое с технологическим зазором проходит шток. Силовой цилиндр снабжен нагревателем. При использовании изобретения обеспечивается крепление элементов конструкции термоядерного реактора в труднодоступных местах, а также дистанционное управление средствами монтажа в условиях вакуума, высокой температуры и остаточной радиации. 4 ил.

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано при создании термоядерных реакторов, а также в других отраслях техники, в которых требуется осуществлять крепление элементов конструкции в труднодоступных местах.

Известно техническое решение [1] в котором сегменты бланкета закреплены с помощью торцевого крюка, опирающегося на выступ вакуумного корпуса, при этом торцевой крюк сегмента снабжен электронагревателем, а в выступе вакуумного корпуса имеется полость, заполненная легкоплавким металлом. Между собой сегменты по высоте соединены при помощи стяжных шпилек и конусной втулки, размещенных в сквозных отверстиях сегментов. При демонтаже сборки бланкета элементы стяжки разрезаются.

Недостатками известной конструкции заключаются в следующем.

Жестокое соединение сегментов между собой по высоте бланкета ведет к тому, что при неравномерных температурных расширениях шпильки и конусные втулки подвергаются деформационному воздействию со стороны сегментов, что может вывести узлы крепления из строя.

Конструкция крепления сегментов бланкета не обеспечивает компенсацию температурных расширений в радиальном направлении относительно вакуумного корпуса.

Крюк не препятствует движению сегмента вверх, что может быть опасно при срыве плазмы, так как силы, возникающие при срыве плазмы могут достигать величин, превышающих вес сегмента.

Жестокое крепление сегментов бланкета по вакуумному корпусу полностью передает силовые воздействия сегментов, включая при срывах плазмы, причем направление этих усилий не имеет определенной закономерности и требует большого запаса прочности вакуумного корпуса, что усложняет его конструкцию.

Наиболее близким по совокупности признаков к изобретению является устройство крепления сегментов бланкета в корпусе ядерного реактора [2] содержащее силовой цилиндр, шток и стопор, соединенный со штоком, расположенные в сегменте бланкета. В качестве силового цилиндра используют гидропривод, а стопора выполнены в виде клиньев. сегмент бланкета снабжен двумя устройствами крепления, размещенными со стороны двух соседних сегментов, и, кроме того, он имеет на задней стенке опорный рельс, сцепляемый с вакуумным корпусом.

Крепление сегментов бланкетов в данном случае осуществляют следующим образом. Сначала на вакуумном корпусе устанавливают два сегмента с интервалом для третьего сегмента и закрепляют их на вакуумном корпусе посредством опорных рельсов, затем между ними устанавливают третий, с устройством крепления. При подаче давления в гидроприводы центрального сегмента, клинья "выбирают" технологические зазоры и прижимают боковые и центральный сегменты к вакуумному корпусу реактора.

Недостатками известного устройства являются: необходимость поддерживать постоянное давление в силовом приводе, что снижает надежность крепления сегментов, и, следовательно, надежность самого реактора, сложность монтажа сегментов на корпусе реактора, связанная с тем, что установку сегментов вдоль корпуса реактора необходимо осуществлять с большой точностью посадки, чтобы обеспечить допустимые пределы зазоров, крепление не обеспечивает достаточной точности установки сегмента за счет длинной цепочки допусков, сопрягаемых деталей, сложность демонтажа сегментов, связанная с тем, что для удаления бокового сегмента, необходимо в первую очередь демонтировать центральный сегмент.

Технический результат, достигаемый с помощью настоящего изобретения, заключается в том, что предлагаемое устройство повышает надежность эксплуатации ядерного реактора, обеспечивает крепление элементов конструкции в условиях термоядерного реактора в труднодоступных местах, а также дистанционное управление средствами монтажа в условиях вакуума, высокой температуры, остаточной радиации.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для закрепления сегментов бланкета на корпусе термоядерного реактора, содержащем силовой цилиндр, шток и стопор, соединенный со штоком, в силовом цилиндре на штоке закреплены два поршня, разделяющие силовой цилиндр на три полости, средняя из которых заполнена легкоплавким материалом и поделена на два объема перегородкой с отверстием для прохода с технологическим зазором штока, а силовой цилиндр снабжен нагревателем.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема размещения сегментов бланкета в ячейках вакуумного корпуса, на фиг. 2 представлена схема расположения устройств крепления на сегментах бланкета, на фиг. 3 представлена конструкция устройства крепления, на фиг. 4 показано сечение лабиринтного уплотнения.

Устройство для закрепления сегментов 1 бланкета на корпусе 2 термоядерного реактора размещено в сегменте 1 бланкета и содержит стопор 3, соединенный посредством крейцкопфного механизма 4 со штоком 5. Шток 5 снабжен двумя поршнями 6, установленными в силовом цилиндре 7 на расстоянии друг от друга и разделяющими силовой цилиндр 7 на три полости, две крайние; рабочую (штоковую) полость 8, рабочую (поршневую) полость 9, и среднюю полость 10, которая заполнена легкоплавким материалом 11, например, припоем. Штоковая 8 и поршневая полость 9 силового цилиндра 7 соединены с пневмолинией (на рис. не показана). В средней полости 10 силового цилиндра 7 размещена кольцевая перегородка 12, выполненная с отверстием для прохождения штока 5.

Между перегородкой 12 и штоком 5 имеется технологический зазор, заполненный легкоплавким материалом 11. Технологический зазор может быть выполнен, например, в виде лабиринтного уплотнения.

Средняя полость 10 разделена перегородкой 12 на два объема 13 и 14, один объем 13 полости 10 ограничен поршнем 6 штоковой полости 8 и перегородкой 12, другой объем 14 полости 10 ограничен перегородкой 12 и поршнем 6 поршневой полости 9. Силовой цилиндр 7 снабжен нагревателем 15, который охватывает его цилиндрическую поверхность. Сегменты 1 установлены в ячейках 16 корпуса 2, в ячейках имеются канавки 17 для взаимодействия со стопорами 3.

Предложенное устройство функционирует следующим образом.

После установки сегмента бланкета 1 в ячейку 16 корпуса 2 он закрепляется при помощи предлагаемого устройства. Нагревателем 15 разогревают легкоплавкий материал 11 до жидкого состояния, затем в поршневую полость 9 подается газ высокого давления, а штоковую полость 8 открывают. Под действием давления газа в поршневой полости 9 поршень 6 выдвигает шток 5 из силового цилиндра 7, шток приводит в действие крейцкопфный механизм 4, который вводит стопор 3 в зацепление с канавкой 17 ячейки 16 корпуса 2 термоядерного реактора. При перемещении поршней 16 происходит перетекание легкоплавкого материала через технологический зазор из объема 14 в объем 13 полости 10 за счет рабочего давления газа в поршневой полости 9. Кроме того, как стопор 3 занял свое рабочее положение снимается давление газа в поршневой полости 9 и выключается нагреватель 15, легкоплавкий материал 11 переходит в твердое состояние и фиксирует положение поршней 6, стопора 3 и, следовательно, сегмента бланкета 1. При этом лабиринтное уплотнение дополнительно изолирует оба объема 13 и 14 друг от друга и обеспечивает более надежную фиксацию поршней 6.

В процессе работы термоядерного реактора на сегменты 1 бланкета действуют механические нагрузки, направленные на отрыв сегментов 1 от корпуса 2, в результате чего в стопоре 3 возникают усилия, направленные на перемещение поршней 6 штоковой полости в сторону перегородки 12. Так как поршни 6 заблокированы от перемещения в силовом цилиндре 7, компенсация нагрузок происходит за счет конструктивной прочности устройства, при этом отсутствует необходимость поддержания рабочего давления в силовом цилиндре, что повышает надежность устройства.

Демонтаж сегментов осуществляют следующим образом.

Включают нагреватель 15, легкоплавкий материала 11 нагревается и переходит в жидкое состояние. Затем в штоковую полость 8 подают газ высокого давления. Под действием давления газа в штоковой полости 8 поршень 6 перемещает шток 5 в сторону поршневой полости 9. При перемещении поршней 6 за счет рабочего давления газа в штоковой полости 8 происходит перетекание легкоплавкого материала через зазор 13 из объема 15 в объем 16 полости 10, а шток 5 приводит в действие крейцкопфный механизм 4, который выводит стопор 3 из зацепления с корпусом 2 реактора. И в результате описанной выше операции сегмент бланкета рассоединяется с корпусом 2 реактора.

После этого нагреватель 17 отключают, легкоплавкий материал 11 остывает и, переходя в твердое состояние, фиксирует положение поршней 6, стопора 3. Вместе с отключением нагревателя 17 снимают давление газа в штоковой полости 8.

Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет осуществлять надежное дистанционное крепление сегментов бланкета, а также дистанционное управление средствами монтажа в условиях вакуума, высокой температуры, остаточной радиации.

Формула изобретения

Устройство для закрепления сегментов бланкета на корпусе термоядерного реактора, содержащее силовой цилиндр, шток и стопор, соединенный со штоком, отличающееся тем, что в силовом цилиндре на штоке закреплены два поршня, разделяющие силовой цилиндр на три полости, средняя из которых заполнена легкоплавким материалом и поделена на два объема перегородкой с отверстием, через которое с технологическим зазором проходит шток, а силовой цилиндр снабжен нагревателем.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4