Устройство для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета тяр



Устройство для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета тяр
Устройство для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета тяр
Устройство для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета тяр
Устройство для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета тяр

 


Владельцы патента RU 2634307:

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

Изобретение относится к устройству для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета термоядерного реактора. Устройство для исследования термогидравлических характеристик свинец-литиевого бланкета содержит вертикальные подъемный и опускной каналы прямоугольного сечения с поворотом потока на 90°, входной и выходной коллекторы. Кроме того, устройство имеет по меньшей мере два подъемных вертикальных канала, включенных гидравлически параллельно и разделенных в направлении магнитного поля по меньшей мере одной или двумя перегородками на подканалы, а также электронагревательные элементы, расположенные на внешних стенках устройства и между указанными каналами. Техническим результатом является оптимизация возможностей моделирования физических характеристик бланкета, в частности гидродинамических и тепловых характеристик течения жидкого металла в магнитном поле. 3 ил.

 

Изобретение относится к термоядерным реакторам (далее ТЯР), в частности к бланкетам ТЯР, где жидкий металл (литий, эвтектический сплав свинец-литий) обеспечивает наработку трития и отвод радиационного тепловыделения в систему преобразования энергии.

Известен ряд конструкций бланкетов, основными узлами которых являются блоки с литиевой керамикой и каналы охлаждения, в которых циркулирует жидкий металл - сплав свинец-литий (фиг. 1, A.Yu. Leshukov et al., Fusion Engineering and Design, 87 (2012) 1487-1494).

Основным преимуществом таких бланкетов является большее значение коэффициента воспроизводства трития в сравнении с чистым свинец-литиевым бланкетом и большее время жизни в сравнении с керамическим бланкетом.

Специфика работы бланкетов, связанная с мощными нейтронными потоками, высокими температурами, наличием сильных магнитных полей, требует физического моделирования отдельных характеристик с целью подтверждения технических решений и ресурса. Среди таких характеристик весьма важными являются термогидравлические характеристики(магнитная гидродинамика (МГД) и теплообмен при течении жидкого металла в сильных магнитных нолях). Относительно небольшие рабочие объемы существующих экспериментальных магнитных систем вызывают значительные трудности при создании устройств для исследования вышеназванных термогидравлических характеристик бланкетов.

Известно (P.K. Swain et al., Fusion Engineering and Design, 88 (2013) 2848-2859) устройство (фиг. 2) для исследования МГД характеристик свинец-литиевого бланкета, представляющее собой входной и выходной патрубки с коллекторами (поз.1 и 2) и один канал прямоугольного сечения с рядом поворотов потока на 90°, в котором выделены участки подъемного (поз. 3) и опускного канала (поз. 4). Названное устройство имеет ряд недостатков:

- недостаточное геометрическое подобие реальному бланкету (отсутствие параллельных каналов и подканалов, отсутствие верхнего собирающего коллектора);

- отсутствие моделирования тепловых потоков от керамических блоков, что не дает возможности исследовать теплообмен в магнитном поле, в том числе влияние термогравитационной конвекции.

Техническим результатом заявляемого решения является улучшение возможностей моделирования физических характеристик бланкета, в частности гидродинамических и тепловых характеристик течения жидкого металла в магнитном поле.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что устройство для исследования термогидравлических характеристик свинец-литиевого бланкета, содержащее вертикальные подъемный и опускной каналы прямоугольного сечения с поворотом потока на 90°, входной и выходной коллекторы, с целью повышения соответствия критериям моделирования имеет по меньшей мере два подъемных вертикальных канала, включенных гидравлически параллельно и разделенных в направлении магнитного поля по меньшей мере одной или двумя перегородками на подканалы, и электронагревательные элементы, расположенные на внешних стенках устройства и между указанными каналами.

Заявляемое решение поясняется фиг. 3. Здесь 1 и 2 - входной и выходной патрубки жидкого металла с коллекторами, 3 - подъемные каналы прямоугольного сечения, 4 - опускной вертикальный канал прямоугольного сечения, 5 - внутриканальные перегородки, 6 - верхний собирающий коллектор, 7 - электронагревательные элементы. Направление вектора индукции магнитного поля показано на рисунке. Измерительные датчики обеспечивают регистрацию электрических потенциалов, температур, давлений, пульсаций параметров, что позволяет изучить влияние магнитного поля на гидродинамику течения и теплообмен.

Наличие двух подъемных каналов позволяет исследовать влияние входного и собирающего (верхнего) коллекторов на распределение расходов жидкого металла и температур в указанных каналах. Разделение подъемных каналов на подканалы, выполненное так, чтобы отношение сторон подканалов соответствовало этой величине в реальном бланкете, позволяет определить неравномерность расходов в них. Электронагревательные элементы между каналами и на внешних стенках устройства позволяют исследовать характеристики теплообмена в условиях действия магнитного поля и одностороннего/двустороннего обогрева.

Таким образом, приведенная выше совокупность существенных признаков заявляемой конструкции обеспечивает достижение заявляемого технического результата, а именно улучшение возможностей моделирования физических характеристик бланкета, в частности гидродинамических и тепловых характеристик течения жидкого металла в магнитном поле, за счет того, что по меньшей мере два подъемных вертикальных канала включены гидравлически параллельно и разделены в направлении магнитного поля по меньшей мере одной или двумя перегородками на подканалы, и электронагревательные элементы размещены на стенках внешних каналов и между указанными каналами.

Устройство для исследования термогидравлических характеристик жидкометаллического бланкета термоядерного реактора (ТЯР), содержащее вертикальные подъемный и опускной каналы прямоугольного сечения с поворотом потока на 90° для прокачки жидкометаллического теплоносителя, входной и выходной коллекторы, отличающееся тем, что имеются по меньшей мере два подъемных вертикальных канала, включенных гидравлически параллельно и разделенных в направлении магнитного поля по меньшей мере одной или двумя перегородками на подканалы, и электронагревательные элементы на стенках внешних каналов и между указанными каналами.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для встречного разгона нейтральных микрочастиц. Устройство содержит систему управления и состоит из коаксиально установленных двух ускорителей, направленных суженной стороной навстречу друг другу, с зазором и вращающихся относительно друг друга ротора 1 и статоров 10, выполненных так, что на входе ускорителя их диаметры больше, чем на выходе, на взаимообращенных поверхностях которых выполнены выступающие зубцы 3 с винтовыми пазами, идущими в противоположном направлении между ротором и статором с расходящимся от входного к выходному отверстиям ускорителя шагом, с числом зубцов ротора, равным числу зубцов статора и непрерывным зазором между каждым из зубцов статора и ротора, с шириной наружной поверхности зубцов, выполненной в зависимости от угла α их взаимного пересечения, причем в поперечном сечении выступающие зубцы выполнены в виде равнобедренной трапеции в расширенной части ротора и статора ускорителя и приближающимися к равнобедренному треугольнику в суженной его части.

Изобретение относится к способам встречного разгона нейтральных микрочастиц. При вращении ротора 1 внутри неподвижного статора 8, 10 исследуемые образцы (жидкость или газ) поступают во входные окна 18 и затем проходят через зазоры, образованные зубцами статора 10 и ротора 7.

Изобретение относится к устройству для измерения спектральных характеристик плазмы реактора-токамака. Устройство содержит измерительный объем с расположенными в нем катодами и анодом тлеющего разряда, размещенный в стенке вакуумной камеры реактора-токамака, соединенный диагностическим каналом с расположенными за вакуумной камерой средствами измерения спектральных характеристик плазмы с детектором излучения в виде ФЭУ и блоком обработки электрического сигнала.

Изобретение относится к конструкции бланкета термоядерного реактора. В заявленном устройстве предусмотрено наличие по крайней мере одного вертикального металлического модуля с раствором сырьевого материала, соединенного патрубками, расположенными в верхней и нижней части, с контуром естественной циркуляции, содержащим теплообменник, и байпасным контуром с устройством для извлечения из раствора целевых изотопов и радиоактивных отходов.

Изобретение конструкции бланкета термоядерного реактора. Заявленный бланкет состоит из по крайней мере из одного вертикального металлического модуля, нижняя часть которого заполнена кипящим раствором сырьевого материала и соединена патрубком с устройством для извлечения из раствора целевых изотопов и радиоактивных отходов, а верхняя часть заполнена паром и соединена патрубком с паровым контуром циркуляции.

Изобретение относится к области физической химии, вакуумной технике, управляемого термоядерного синтеза и предназначено для поддержания требуемого вакуума в вакуумном объеме термоядерных установок и удаления из них остатков топлива: изотопов водорода дейтерия и трития, а также для откачки вакуумных систем, в которых изотопы водорода служат рабочим газом.

Изобретение относится к области средств получения высоких динамических давлений и температур и может быть использовано для проведения химических реакций, изменения кристаллической структуры твердых тел при высоком давлении и температуре, в частности для получения искусственных алмазов (алмазного порошка), для сжатия DT-льда с целью получения нейтронного источника, для осуществления инерциального термоядерного синтеза.

Способ наведения излучения многоканального лазера в заданные точки мишени и комплекс для его осуществления основаны на использовании одних и тех же шести датчиков, установленных вокруг мишенной камеры попарно напротив друг друга.

Изобретение относится к области термоядерного синтеза. Устройство для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора содержит гибкую полую опору с фланцами, одним из которых опора установлена в посадочное гнездо вакуумного корпуса с образованием резьбового соединения с ним, а другим фланцем соединена с модулем с помощью резьбовых крепежных элементов.

Изобретение относится к устройству для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора. Заявленное устройство содержит установленные в единый пакет токопроводящие пластины.
Наверх