Электромагнитная система тороидальной установки синтеза ядер

 

Изобретение относится к инженерным проблемам управляемого термоядерного синтеза, в частности к проблеме конструирования магнитных систем тороидальных установок, предназначенных для проведения реакции управляемого ядерного синтеза, и может быть использовано при создании токамаков с секционированными катушками системы полоидального магнитного поля. Целью изобретения является снижение уровня неоднородностей полоидального магнитного поля, возникающих из-за наличия лобовых частей секционированных катушек, а также уменьшение массы силовой (опорной) конструкции электромагнитной системы. Катушки полоидального магнитного поля выполняются в виде секций с лобовыми частями и устанавливаются внутри катушек тороидального поля. Обмотка катушек укладывается в несколько слоев со сдвигом одних слоев относительно других в направлении большого обхода тора так, что все лобовые части распределены равномерно в этом направлении. При такой укладке обмоток неоднородности полоидального магнитного поля, создаваемые лобовыми частями секций, уменьшаются, в результате этого улучшается удержание плазмы в токамаке с такими обмотками. Для достижения той же цели лобовые части смежных секций каждого слоя могут быть раздвинуты за счет сокращения длины секций, а лобовые части разных слоев, несущие токи противоположных направлений, попарно размещены друг над другом. Снижение массы опорной конструкции достигается тем, что лобовые части секций, несущие токи противоположных направлений, могут быть попарно механически связаны между собой например, хомутами. Это обеспечивает взаимную компенсацию электромагнитных нагрузок, действующих на лобовые части. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к инженерным проблемам управляемого термоядерного синтеза, в частности к проблеме конструирования магнитных систем тороидальных установок, предназначенных для проведения реакции ядерного синтеза, и может быть использовано, например, при создании токамаков с секционнированными катушками системы полоидального магнитного поля. Целью изобретения является снижение уровня неоднородностей полоидального магнитного поля, возникающих из-за наличия у секционированных катушек лобовых частей, а также уменьшение массы силовой (опорной) конструкции электромагнитной системы. На фиг. 1 изображен слой секций, вид сверху; на фиг.2 развертка (разрез А-А на фиг.1) для нераздвинутых катушек в каждом слое; на фиг.3 слой секций, вид сверху; на фиг.4 развертка в разрезе для раздвинутых катушек в каждом слое. Электромагнитная система состоит из катушек 1 системы тороидального магнитного поля и секционированных катушек 2 полоидального магнитного поля. Катушки 2 имеют лобовые части 3 и устанавливаются внутри катушек 1 последовательно по большому обходу тора. Обмотка катушек 2 укладывается в несколько слоев по высоте катушки (в данном случае изображено четыре слоя). Слои сдвинуты один относительно другого в тороидальном направлении так, что места стыковок лобовых частей смежных катушек 2 в различных слоях не совпадают, а распределены равномерно в тороидальном направлении. В каждом слое лобовые части смежных катушек, несущие токи противоположных направлений, стянуты силовыми хомутами 4. В варианте, показанном на фиг.2, лобовые части каждого слоя смежных катушек раздвинуты за счет сокращения длины катушек, при этом лобовые части разных слоев, несущие токи противоположных направлений, попарно размещены друг над другом и стянуты силовыми хомутами. При работе установки катушки 2 создают полоидальное магнитное поле, которое из-за наличия лобовых частей 3 секций, имеет локальные неоднородности. Их величина в конструкции с четырехслойными секциями снижается более чем в четыре раза по сравнению с однослойными секциями благодаря уменьшению тока в каждой лобовой части, равномерному распределению лобовых частей по большому обходу торца, а также взаимной компенсации неоднородностей поля, которые создаются противоположными токами в размещенных друг над другом лобовых частях секций. Равномерно распределяются по большому обходу тора и уменьшаются также и электромагнитные силы, действующие на лобовые части. Хомуты 4 воспринимают силы противоположных направлений, что позволяет взаимно компенсировать эти силы в пределах четырех слоев катушек 2.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИСТЕМА ТОРОИДАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ СИНТЕЗА ЯДЕР, содержащая катушки полоидального магнитного поля, выполненные в виде секций с лобовыми частями, при этом секции расположены внутри катушек тороидального поля последовательно по большому обходу тора, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения неоднородностей магнитного поля и снижения массы силовой конструкции электромагнитной системы путем снижения электромагнитных нагрузок на каждую лововую часть, секции уложены в несколько слоев со сдвигом одних слоев относительно других в направлении большого обхода тора так, что все лобовые части равномерно распределены по большому обходу тора. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что лобовые части смежных секций каждого слоя смещены одна относительно другой вдоль большого обхода тора, а лобовые части секций соседних слоев с противоположным направлением токов попарно размещены друг над другом. 3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что смежные лобовые части секций одного слоя механически соединены между собой. 4. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что размещенные одна над другой лобовые части разных слоев механически соединены между собой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4