Бридинговая зона тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора
Владельцы патента RU 2251753:
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский и конструкторский институт энерготехники им. Н.А. Доллежаля" (RU)
Использование: в конструкции термоядерного реактора. Сущность изобретения: бридинговая зона тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора выполнена из секторов, каждый из которых снабжен верхней и нижней опорными плитами и содержит зону литийсодержащей керамики в виде трубок с керамической засыпкой, бериллиевую зону в виде бериллиевой засыпки между трубками и коллекторы прокачки газа-носителя через упомянутые зоны. Каждая опорная плита представляет собой коллектор прокачки газа-носителя через зону литийсодержащей керамики и коллектор прокачки газа-носителя через бериллиевую зону. При этом внутри плиты выполнены каналы, расположенные по длине плиты и снабженные отводными каналами, расположенными по ширине плиты и чередующимися между собой. Отводные каналы имеют выходы на контактирующую с сектором поверхность плиты, которые выполнены в виде отверстий в начале и в конце отводных каналов и соединены с соответствующими зонами прокачки. Технический результат - размещение коллекторов с отводными трубками не в бридинговой зоне, так как опорные плиты служат коллекторами прокачки. Это обеспечивает герметичность, упрощает сборку системы, позволяет расположить соединения труб с внешней стороны силовой плиты модуля. 3 ил.
Предлагаемое изобретение относится к области управляемого термоядерного синтеза (УТС), в частности к бридинговой зоне тритийвоспроизводящих модулей бланкета (ТМБ) термоядерного реактора.
Известна бридинговая зона тритийвопроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора, выполненная из секторов, каждый из которых снабжен верхней и нижней опорными плитами и содержит зону литийсодержащей керамики в виде трубок с керамической засыпкой, бериллиевую зону в виде бериллиевой засыпки между трубками и коллекторы прокачки газа-носителя через упомянутые зоны (ITER Breeding Blanket Design, Assembly & Fabrication (Module 11) J. Mustoe, EFET/NNC, ITER Blanket Task Meeting, Garching 26th - 30th Jan 1998.)
Бридинговая зона с трех сторон охвачена первой стенкой и закреплена на задней стенке. Сектора отделены друг от друга панелями охлаждения, а коллекторы прокачки газа-носителя через бериллиевую зону и зону литийсодержащей керамики проходят через всю бридинговую зону с подводкой к каждому сектору. При этом сектора не герметичны между собой, а в бридинговой зоне размещено по два коллектора для бериллиевой зоны и зоны литийсодержащей керамики и все сектора прокачиваются газом-носителем параллельно.
Недостаток известной бридинговой зоны заключается в сложности сборки модуля и его коллекторов и невозможности контроля герметичности трактов газа-носителя или наличия застойных зон, которые могли образоваться во время изготовления модуля.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности бридинговой зоны, а также упрощение конструкции и технологии изготовления модуля бланкета.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в том, что в предлагаемой конструкции отсутствует необходимость размещения коллекторов прокачки с отводными трубками в бридинговой зоне, так как опорные плиты, выполняя свои функции опорных элементов, служат коллекторами прокачки, что обеспечивает герметичность каждого сектора бридинговой зоны, упрощает ее установку и сборку системы прокачки газа-носителя, а также позволяет расположить и обеспечить герметичные соединения труб системы прокачки газа через бридинговую зону с внешней стороны силовой плиты модуля.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной бридинговой зоне тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора, выполненной из секторов, каждый из которых снабжен верхней и нижней опорными плитами и содержит зону литийсодержащей керамики в виде трубок с керамической засыпкой, бериллиевую зону в виде бериллиевой засыпки между трубками и коллекторы прокачки газа-носителя через упомянутые зоны, каждая опорная плита представляет собой коллектор прокачки газа-носителя через зону литийсодержащей керамики и коллектор прокачки газа-носителя через бериллиевую зону, при этом внутри плиты выполнены каналы, расположенные по длине плиты и снабженные отводными каналами, расположенными по ширине плиты и чередующимися между собой, причем отводные каналы имеют выходы на контактирующую с сектором поверхность плиты, которые выполнены в виде отверстий в начале и в конце отводных каналов и соединены с соответствующими зонами прокачки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на на фиг.1 представлен тритийвоспроизводящий модуль бланкета с бридинговой зоной; на фиг.2 представлен вид сектора бридинговой зоны; на фиг.3 представлен вид опорной плиты.
Бридинговая зона 1 тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора с трех сторон окружена первой стенкой 2 и закреплена вместе с ней на задней стенке 3. Бридинговая зона 1 состоит из секторов 4, разделенных между собой панелями охлаждения 5. Каждый сектор 4 сверху и снизу ограничен опорными плитами 6, имеет бериллиевую зону 7 и зону литийсодержащей керамики 8. Зона литийсодержащей керамики 8 выполнена в виде трубок с керамической засыпкой. Концы трубок 8 закреплены в опорных плитах 6. Бериллиевая зона 7 выполнена в виде бериллиевой засыпки, заполняющей объем между трубок 8.
Каждая опорная плита 6 представляет собой коллектор прокачки газа-носителя через бериллиевую зону 7 и коллектор прокачки газа-носителя через зону 8 литийсодержащей керамики. Внутри опорной плиты 6 выполнены каналы 9 и 10, расположенные по длине плиты 6. При этом канал 9 коллектора прокачки газа-носителя через бериллиевую зону 7 и канал 10 коллектора прокачки зоны 8 литийсодержащей керамики снабжены отводными каналами соответственно 11 и 12. Отводные каналы 11 и 12 обоих коллекторов расположены по ширине опорной плиты 6 и чередуются между собой. В начале отводных каналов 11 и 12, а также в их конце имеются выходы 13 и 14 на контактирующую с сектором поверхность опорной плиты 6, выполненные в виде отверстий. Отверстия 14 коллектора зоны литийсодержащей керамики соединены с трубками 8 данной зоны. При этом опорные плиты 6 каждого сектора 4 снабжены гибкими патрубками 15, соединяющими каналы 9 и 10 обоих коллекторов с системой прокачки газа-носителя через бридинговую зону.
Сборку и монтаж бридинговой зоны тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора осуществляют следующим образом.
В каждый сектор 4 вставляется сборка, представляющая собой зону 8 литийсодержащей керамики в виде трубок с керамической засыпкой, закрепленных в опорных плитах 6 с гибкими патрубками 15. Далее каждый сектор 4 заполняется бериллиевой засыпкой 7 и заваривается задней стенкой 3, образуя бридинговую зону с герметичными секторами 4. При этом гибкие патрубки 15 выводятся через заднюю стенку 3 наружу и соединяются с системой прокачки газа-носителя.
Бридинговая зона тритийвоспроизводящего модуля бланкета 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.
Под действием нейтронного потока в бридинговой зоне в процессе реакции деления происходит выделение трития. От системы прокачки газ через патрубки 15 поступает к нижней опорной плите 6 в секторе 4. От одного патрубка 15 газ проходит в канал 10 коллектора прокачки зоны 8 литийсодержащей керамики, а от второго патрубка 15 - в канал 9 коллектора прокачки газа через бериллиевую зону 7. Из канала 9 по отводным каналам 11 через отверстия 13 на поверхности плит 6 газ поступает в бериллиевую зону 7, проходит по материалу размножителя, собирает выделяемый тритий и через отверстия 13 в верхней плите 6 по отводным каналам 11 поступает в канал 9. Затем газ, насыщенный тритием, из коллектора прокачки бериллиевой зоны 7 одного сектора 4 по патрубку 15 проходит через заднюю стенку 3 и поступает в верхний патрубок 15, соединенный с каналом 9 коллектора прокачки через бериллиевую зону 7 в верхней опорной плите 6 следующего сектора 4. Далее прокачиваемый газ последовательно проходит через материал размножителя всех секторов 4 бридинговой зоны и отводится системой прокачки к бридинговой зоне следующего модуля бланкета. Газ, проходящий по коллектору прокачки через зону литийсодержащей керамики по каналу 10, отводным каналам 12, через отверстия 14 в нижней плите 6 поступает в трубки 8, проходит по материалу литийсодержащей керамики, собирает выделяемый тритий и через отверстия 14 в верхней плите 6 по отводным каналам 11 поступает в канал 10. Затем газ поступает в верхний патрубок 15, соединенный с каналом 10 коллектора прокачки через зону 8 в верхней плите 6 следующего сектора 4.
Таким образом, расширяя функциональные возможности опорных плит, предлагаемое изобретение позволяет изготовить модуль бланкета с бридинговой зоной, состоящей из герметичных секторов, в которых коллекторы прокачки не занимают рабочий объем бридинговой зоны.
Кроме того, предлагаемая конструкция упрощает установку и сборку самой бридинговой зоны, а также системы прокачки газа-носителя, что позволяет расположить и обеспечить герметичные соединения труб системы прокачки газа через бридинговую зону с внешней стороны задней стенки модуля.
Бридинговая зона тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора, выполненная из секторов, каждый из которых снабжен верхней и нижней опорными плитами и содержит зону литийсодержащей керамики в виде трубок с керамической засыпкой, бериллиевую зону в виде бериллиевой засыпки между трубками и коллекторы прокачки газа-носителя через упомянутые зоны, отличающаяся тем, что каждая опорная плита представляет собой коллектор прокачки газа-носителя через зону литийсодержащей керамики и коллектор прокачки газа-носителя через бериллиевую зону, при этом внутри плиты выполнены каналы, расположенные по длине плиты и снабженные отводными каналами, расположенными по ширине плиты и чередующимися между собой, причем отводные каналы имеют выходы на контактирующую с сектором поверхность плиты, которые выполнены в виде отверстий в начале и в конце отводных каналов и соединены с соответствующими зонами прокачки.
