Тритийвоспроизводящий модуль бланкета термоядерного реактора

 

Изобретение относится к области управляемого термоядерного синтеза (УТС), в частности к конструкции тритийвоспроизводящих модулей бланкета термоядерного реактора. Сущность изобретения: модуль бланкета термоядерного реактора состоит из первой стенки 1, бридинговой зоны 2, содержащей элементы размножителя и бридера, и силовой плиты 3. Бридинговая зона выполнена в виде отдельно установленных с зазорами между собой отдельных блоков. При этом передние стенки блоков являются первой стенкой модуля. Задние стенки блоков жестко закреплены на силовой плите. Технический результат: снижение степени воздействия на первую стенку огромных электромагнитных сил при импульсах и срывах плазмы за счет имеющихся в первой стенке зазоров, что уменьшает возникающие в ней напряжения не менее чем в 10 раз. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области управляемого термоядерного синтеза (УТС), в частности к конструкции тритийвоспроизводящих (бридинговых) модулей бланкета (ТМБ) термоядерного реактора.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является модуль бланкета термоядерного реактора, состоящий из первой стенки, бридинговой зоны, содержащей элементы размножителя и бридера, и силовой плиты (см. Керамический водоохлаждаемый бланкет. Промежуточный отчет 31.156 От. М., 1996, с.8-21, рис.3.1-3.8).

Первая стенка, выполненная в виде корпуса, охватывающего бридинговую зону с трех сторон, закреплена на силовой плите путем сварки ее по всему периметру. Первая стенка снабжена центральным ребром жесткости, предохраняющим ее от деформаций.

Недостатки известной конструкции заключаются в том, что: - большая поверхность первой стенки (порядка ~ 2 м²) и значительный вес модуля бланкета (до 4500 кг) приводят к возникновению большого вектора нагрузок на первую стенку и средства крепления модуля к вакуумному корпусу, что подтверждается в материалах ЕМ Loads on Breeding Blanket, Presented by Nobuharu Miki, VV & Blanket Div. Garching JWS, Breeding Blanket Meeting with Direkctor, Garching JWS, 25 July, 1997.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в повышении надежности термоядерного реактора.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, заключается в том, что разбиение первой стенки и тритийвопроизводящей зоны модуля бланкета на отдельные блоки приводит к уменьшению вихревых токов, которые возникают от огромного электромагнитного воздействия при импульсах и срывах плазмы, и, как следствие, к снижению электромагнитных нагрузок на первую стенку в конструкции не менее чем в 10 раз.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном тритийвоспроизводящем модуле бланкета термоядерного реактора, состоящем из первой стенки, бридинговой зоны, содержащей элементы размножителя и бридера, и силовой плиты, бридинговая зона выполнена в виде отдельно установленных с зазорами между собой отдельных блоков, при этом передние стенки блоков являются первой стенкой модуля, а задние стенки блоков жестко закреплены на силовой плите.

Кроме того, задние стенки блоков выполнены с верхними и нижними ребрами.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на на фиг.1 представлен общий вид модуля бланкета термоядерного реактора; на фиг.2 представлен вид первой стенки модуля со стороны плазмы; на фиг.3 показаны блоки модуля со стороны задних стенок; на фиг.4 представлен вид блока без задней стенки; на фиг.5 изображена задняя стенка блока.

Тритийвоспроизводящий модуль бланкета термоядерного реактора содержит первую стенку 1, бридинговую зону 2, выполненную из отдельных блоков, силовую плиту 3, коллектора 4 теплоносителя и коллектора 5 газа-носителя. Блоки 2 установлены с технологическими зазорами 6 между собой. Блок 2 бридинговой зоны разделен панелями охлаждения 7 на два сектора 8, содержащих элементы размножителя и бридера. Передние стенки блоков 2 образуют первую стенку 1. Боковые стенки 9 блоков 2 образованы панелями охлаждения 7. Зазоры 6 образуют в первой стенке 1 модуля вертикальные разрывы. Величину зазора 6 выбирают в зависимости от габаритов модуля, например при высоте модуля, равным 1 м, зазор составляет 3 мм.

Первая стенка 1 и панели охлаждения 7 в блоке 2 соединены коллектором теплоносителя 4. Для поглощения трития, выделяемого в бридинговой зоне, в каждом секторе 8 имеется коллектор 5 газа-носителя. Со стороны задней плиты секторы 8 перекрыты задней стенкой 10 блока 2, в которой установлены патрубки 11, 12 подвода и отвода теплоносителя, а также патрубки 13 и 14 подвода и отвода газа-носителя. Силовая плита 3 модуля выполнена со сквозными отверстиями 15 для размещения в них патрубков 11, 12 для теплоносителя и со сквозными отверстиями 16 для патрубков 13 и 14 подвода и отвода газа-носителя. Патрубки 11, 12 соединяют коллектор 4 теплоносителя с подводящей и отводящей магистралями для теплоносителя, а патрубки 13 и 14 соединяют коллектор 5 газа-носителя с магистралями для газа-носителя, которые расположены за пределами модуля со стороны силовой плиты 3. Задняя стенка 10 блоков 2 снабжена верхними и нижними ребрами 17, с помощью которых блоки 2 жестко закреплены с помощью сварки на силовой плите 3.

Такое крепление блоков 2 на плите 3 не требует больших трудозатрат, так как осуществляется в легкодоступных местах. Кроме того, вес закрепляемого блока 2 и протяженность сварного соединения не требует больших запасов прочности. А сварка патрубков 11, 12 теплоносителя и патрубков 13, 14 газа-носителя с соответствующими магистралями за пределами самого модуля упрощает процесс сварки и позволяет обеспечить герметичное соединение, что повышает надежность модуля, и, следовательно, термоядерного реактора.

Предложенный тритийвоспроизводящий модуль термоядерного реактора функционирует следующим образом.

В термоядерном реакторе зажигают плазму. Тритийвоспроизводящие модули бланкета работают в условиях циклического нагружения при изменении плотности теплового потока плазмы от нуля до нескольких МВт/м². От воздействия теплового и нейтронного излучения плазмы модули бланкета разогреваются. Поглощенное первой стенкой 1 тепло отводится теплоносителем. В блоках 2 нагретый теплоноситель от первой стенки 1 проходит через бридинговую зону и по коллекторам поступает в магистраль. В бридинговой зоне поддерживается температура от 250 до 600^oС.

Под действием нейтронного потока в бридинговой зоне в процессе реакции деления происходит выделение трития. Прокачиваемый через бридинговую зону газ-носитель собирает выделяемый тритий и через патрубки 14 поступает в отводящую магистраль.

Вихревые электромагнитные токи, образующиеся на первой стенке, "разрываются", что снижает интенсивность их воздействия на ее конструкцию при импульсах и срывах плазмы не менее чем в ~ 10 раз, это существенно повышает эксплуатационную стойкость модуля бланкета, что повышает надежность термоядерного реактора.

Таким образом, предлагаемый тритийвоспроизводящий модуль бланкета термоядерного реактора позволяет снизить напряжения в конструкции, возникающие от воздействий электромагнитных нагрузок при импульсах и срывах плазмы, что повышает надежность термоядерного реактора. Выполнение модуля в виде отдельных блоков и закрепление их на задней силовой стенке позволяет упростить конструкцию модуля, его изготовление и сборку.

Формула изобретения

1. Модуль бланкета термоядерного реактора, состоящий из первой стенки, бридинговой зоны, содержащей элементы размножителя и бридера, и силовой плиты, отличающийся тем, что бридинговая зона выполнена в виде отдельно установленных с зазорами между собой отдельных блоков, при этом передние стенки блоков являются первой стенкой модуля, а задние стенки блоков жестко закреплены на силовой плите.

2. Модуль бланкета термоядерного реактора по п.1, отличающийся тем, что задние стенки блоков выполнены с верхними и нижними ребрами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5