Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора

Авторы патента:

G21B1/00 - Термоядерные реакторы (заявляемые как управляемые)

Владельцы патента RU 2700923:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)

Изобретение относится устройству для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора. Устройство выполнено в виде монолитного блока с токопроводящими элементами и фасонными прорезями. Токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых участках монолитного блока. Расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков определяют по формуле d≤4*s/(n-l), где d - расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков, [м]; s - толщина токопроводящего элемента на прямолинейном участке, [м]; n - общее число токопроводящих элементов. Техническим результатом является увеличение токовой нагрузочной способности устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора с одновременным сохранением его габаритных размеров. 4 ил.

Изобретение относится к термоядерной технике и может быть использовано в устройствах для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненное в виде монолитного блока с токопроводящими элементами и фасонными прорезями, при этом токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых участках монолитного блока (заявка PCT/RU 2017/000022, G21B 1/17, опубл. 10.08.2017).

Известное устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора выполнено из монолитного блока, содержащее два фланца, соединенные токопроводящими элементами. При неизменных габаритных размерах устройства, ограниченных параметрами термоядерной установки, токовая нагрузочная способность определяется количеством токопроводящих элементов в пакете. При выбранной толщине и форме токопроводящего элемента их количество в пакете тем меньше, чем больше ширина прорезей между ними.

Недостатком известного устройства является его ограниченная токовая нагрузочная способность, что не позволяет повысить удельную мощность реактора. Действие сил Ампера на токопроводящие элементы, расположенные в центре пакета, взаимно скомпенсировано. Максимальные нескомпенсированные нагрузки от сил Ампера действуют на токопроводящие элементы, расположенные по краям пакета. Таким образом, токовая нагрузочная способность устройства ограничена нагрузочной способностью крайних токопроводящих элементов в пакете, которая снижается тем больше, чем больше нарушается симметрия формы волны.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, которое обеспечит надежность работы устройства и позволит повысить удельную мощность реактора.

Технический результат настоящего изобретения заключается в увеличении токовой нагрузочной способности устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора с одновременным сохранением его габаритных размеров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненном в виде монолитного блока с токопроводящими элементами и фасонными прорезями, при этом токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых участках монолитного блока,

согласно изобретению расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков определяют по формуле:

d≤4*s/(n-1),

где: d - расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков, [м]; s - толщина токопроводящего элемента на прямолинейном участке, [м]; n - общее число токопроводящих элементов.

Расчетно-экспериментальным путем было установлено, что при величине расстояния между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков d большей, чем произведение 4*s/(n-1), токопроводящие элементы смещаются и деформируются, нарушая симметричную форму волны, снижая тем самым токовую нагрузочную способность устройства. Выбор величины расстояния между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков d не более произведения 4*s/(n-1) обеспечивает минимальное нарушение симметрии формы волны токопроводящих элементов под действием сил Ампера, что позволяет увеличить токовую нагрузочную способность устройства с одновременным сохранением его габаритных размеров.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора (общий вид, изометрия), на фиг. 2 показано устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора (вид сверху), на фиг. 3 представлен увеличенный фрагмент устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, на фиг. 4 показано устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора в сборе с вакуумным корпусом и внутрикамерным компонентом (продольный разрез).

Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора содержит два фланца 1, 2 и расположенный между ними пакет токопроводящих элементов 3 с разнонаправленными участками поверхности. Фланцы 1 и 2 служат для крепления к внутрикамерному компоненту 4 и вакуумному корпусу 5. Устройство представляет собой монолитный блок, выполненный из одной заготовки из электропроводящего материала. В центральной части монолитного блока расположены токопроводящие элементы, которые имеют волнообразную форму с прямыми участками, промежутки между которыми образуют фасонные прорези. Токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам 1 и 2. Расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков d выбирают равным 4*s/(n-1), где: s - толщина токопроводящего элемента на прямолинейном участке, [м], n - общее число токопроводящих элементов. Концевые части монолитного блока являются фланцами 1 и 2. Во фланцах 1 и 2 выполнены монтажные отверстия для крепления устройства к вакуумному корпусу 4 и внутрикамерному компоненту 5 реактора.

Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора работает следующим образом. При срыве тока плазмы от внутрикамерного компонента 4 к вакуумному корпусу 5 термоядерного реактора необходимо отвести большой электрический ток, вызывающий электромагнитные силы, действующие на устройство. От внутрикамерного компонента 4 ток течет в устройство через фланец 2. От фланца 2 ток течет по устройству через токопроводящие элементы 3 к фланцу 1. От устройства через фланец 1 ток течет в вакуумный корпус 5 термоядерного ректора. При работе реактора фланец 2, соединенный с внутрикамерным компонентом 4, смещается вместе с последним относительно фланца 1, соединенного с вакуумным корпусом 5, при этом целостность устройства сохраняется, поскольку токопроводящие элементы 3 имеют форму волны, обладающей податливостью.

Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненное в виде монолитного блока с токопроводящими элементами и фасонными прорезями, при этом токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых участках монолитного блока, отличающееся тем, что расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков определяют по формуле

d≤4*s/(n-l),

где d - расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков, [м]; s - толщина токопроводящего элемента на прямолинейном участке, [м]; n - общее число токопроводящих элементов.

Похожие патенты:

Термоядерный реактор // 2699243

Изобретение относится к термоядерному реактору. Реактор содержит вакуумную камеру, каналы подачи газообразных реагентов в камеру, входной и выходной коллекторы охлаждающего камеру теплоносителя.

Устройство и способ создания вихревой воронки во вращающейся текучей среде // 2696974

Изобретение относится к средству создания вихревой воронки во вращающейся текучей среде, в частности во вращающейся текучей среде системы сжатия плазмы. Система содержит сосуд, в который впрыскивается текучая среда через одно или несколько впускных отверстий, и систему циркуляции текучей среды, выполненную с возможностью обеспечения циркуляции текучей среды в сосуде таким образом, что текучая среда отводится из сосуда через сливное отверстие и возвращается обратно в сосуд через одно или несколько впускных отверстий.

Вакуумная камера термоядерного реактора // 2695632

Изобретение относится к конструкции вакуумной камеры (ВК) и бланкета, которые являются элементами термоядерного реактора (ТЯР) или демонстрационного термоядерного источника нейтронов (ДЕМО-ТИН).

Лимитер // 2687292

Изобретение относится к оборудованию для оснащения термоядерных реакторов типа токамак. Лимитер содержит емкость 1, заполненную литием 2 и имеющую тепловой контакт с оммическим или СВЧ-нагревателями 3, кольцо 4, зафиксированное вращающимися опорами 5, неподвижно закрепленными на корпусе токамака, внутренняя поверхность кольца 4 выстлана пористым материалом 6, смачиваемым расплавленным литием, а нижняя часть кольца 4 погружена в литий в емкости 1, через зубчатое зацепление 7 кольцо 4 приводится во вращение электродвигателем 8, емкость 1 имеет входящий и выходящий трубопроводы 9 и 10 для расплавленного лития.

Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора // 2687289

Изобретение относится устройству для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора. Устройство включает полую цилиндрическую опору с двумя фланцами и установленными между ними гибкими стержневыми элементами, разделенными прорезями, выполненными в осевом направлении опоры.

Способ и устройство для оптимизации рециклинга рабочего газа в токамаке // 2686478

Изобретение относится к способу оптимизации рециклинга рабочего газа в токамаке. Способ предусматривает поступление в плазму молекул и атомов рабочего газа с поверхностей стенок вакуумной камеры, подвижного и неподвижного лимитеров, и системы газонапуска с трубопроводом.

Разъемное электроизолирующее соединение модуля бланкета и вакуумной камеры термоядерного реактора // 2680839

Изобретение относится к области термоядерного синтеза и может быть использовано в разъемных соединениях модуля бланкета и вакуумной камеры термоядерного реактора.

Устройство для квазистационарного гиперзвукового ударного сжатия малоплотных сред, основанное на эффекте усиления кумуляции ударных волн при цилиндрическом схождении в среде с уменьшающейся плотностью // 2680506

Изобретение относится к области исследования ударной сжимаемости и оптических свойств материалов за сильными ударными волнами при числах Маха более 5. Устройство ударного сжатия малоплотных сред посредством формирования квазистационарного Маховского режима отражения от оси содержит цилиндрический пустотелый заряд взрывчатого вещества, инициируемый гиперзвуковой по отношению к ВВ системой последовательного инициирования.

Способ удаления углеродсодержащих слоев и пыли из вакуумных камер плазменных установок // 2674997

Изобретение относится к cпособу удаления углеродсодержащих слоев и пыли из вакуумных камер плазменных установок. При взаимодействии с плазмой в процессе работы установки боро-углеродные покрытия эродируют.

Мишень для проведения реакции термоядерного синтеза и способ её использования // 2674256

Изобретение относится к мишени для проведения реакции термоядерного синтеза и к способу использования такой мишени. Мишень 1 для проведения реакции термоядерного синтеза выполнена в виде тонкостенного полого усеченного конуса 2, на внутренней поверхности которого нанесен слой 3 вещества термоядерного топлива, при этом размеры конуса сопоставимы по меньшей мере с размерами фокусного пятна в пучке лазерного излучения, используемого для воздействия на мишень.