Охлаждаемая стенка токамака

Изобретение относится к металлургии, ракетному двигателестроению, системам аварийного охлаждения атомных реакторов и, в частности, диверторам, лимитерам и бланкетам термоядерных реакторов типа токамак. Охлаждаемая стенка токамака содержит поверхность приема теплового потока и прилегающую к ней теплопроводящую зону, внутри которой расположена группа форсунок, причем каждая форсунка содержит камеру с осевым отверстием, соединенную с каналом подвода охлаждающей жидкости. В каждой форсунке выполнено сопло, расположенное соосно осевому отверстию. На внутренней поверхности сопла выполнено оребрение. Со стороны сопел установлен кожух для сбора пара. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения стенок камер с высокой интенсивностью теплового потока из центра камер на периферию. 2 ил.

 

Изобретение относится к металлургии, ракетному двигателестроению, системам аварийного охлаждения атомных реакторов и, в частности, диверторам, лимитерам и бланкетам термоядерных реакторов типа токамак и может быть использовано для охлаждения стенок камер с высокой интенсивностью теплового потока из центра камер на периферию.

Известна термосиловая охлаждаемая конструкция стенки элемента высокотемпературного воздушно-газового тракта (патент РФ №2403491, публ. 10.11.2010, МПК F16L 59/07), содержащая каналы для прохождения охлаждающей жидкости, имеющие тепловой контакт со стенкой камеры сгорания.

Недостатком настоящего технического решения является ограниченный отвод энергии от горячей стенки, связанный с недопустимостью закипания охлаждающей жидкости в каналах и образованием эффекта «запаривания».

Известен порт-лимитер термоядерного реактора (Патент РФ №2267174, публ. 27.12.2005, МПК G21B 1/00), содержащий каналы для прохождения охлаждающей жидкости, имеющие тепловой контакт с поверхностью, воспринимающей тепловой поток от плазмы.

Недостатком данного технического решения также является ограниченный отвод энергии от горячей стенки.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является охлаждаемая стенка токамака, описанная в патенте РФ №2467416 «Система пассивной безопасности ядерной энергетической установки», публ. 20.11.2012, МПК G21C 15/18, и содержащая поверхность приема теплового потока и прилегаемую к ней теплопроводящую зону, группу форсунок, каждая из которых содержит камеру с осевым отверстием, каналы подвода охлаждающей жидкости. При этом на поверхности приема теплового потока расположены несколько слоев металлических шариков.

Недостатком настоящего технического решения является низкая степень охлаждения при высокой интенсивности теплового потока, обусловленная тем, что вода, попавшая на поверхность шариков, испаряется и по каналам между шариками вырывается наружу, образуя паровую подушку, препятствующую попаданию распыляемой из форсунок воды на охлаждаемую поверхность.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности съема тепла с нагреваемой стенки.

Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения стенок камер с высокой интенсивностью теплового пока из центра камер на периферию.

Это достигается тем, что известная охлаждаемая стенка токамака, содержащая поверхность приема теплового потока и прилегающую к ней теплопроводящую зону, группу форсунок, каждая из которых содержит камеру с осевым отверстием, соединенную с каналом подвода охлаждающей жидкости, снабжена кожухом для сбора пара, при этом группа форсунок расположена внутри теплопроводящей зоны, причем в каждой форсунке выполнено сопло, расположенное соосно осевому отверстию, а на внутренней поверхности сопла выполнено оребрение, при этом кожух для сбора пара установлен со стороны сопел.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена охлаждаемая стенка токамака, на фиг. 2 показан разрез форсунки.

Охлаждаемая стенка токамака содержит поверхность приема теплового потока 1 и прилегающую к ней теплопроводящую зону 2, внутри которой расположена группа форсунок 3, причем каждая форсунка 3 содержит камеру 4 с осевым отверстием 5, соединенную с каналом подвода охлаждающей жидкости 6. В каждой форсунке 3 выполнено сопло 7, расположенное соосно осевому отверстию 5. На внутренней поверхности сопла 7 выполнено оребрение 8. Со стороны сопел 7 установлен кожух 9 для сбора пара.

Охлаждаемая стенка токамака работает следующим образом.

Тепловой поток, излучаемый высокотемпературной плазмой, воспринимается поверхностью приема теплового потока 1 и за счет теплопроводности материала охлаждаемой стенки токамака нагревает камеры 4 и сопла 7 форсунок 3. По каналам подвода охлаждающей жидкости 6 к камерам 4 форсунок 3 тангенциально подводится охлаждающая жидкость, например вода. Поток жидкости закручивается и через осевое отверстие 5 в камере 4 выбрасывается на оребренные поверхности сопла 7, где испаряется и образует исходящую струю пара. Исходящий от стенки токамака пар с группы форсунок 3 собирается в полости, образованной кожухом 9, и может использоваться в энергетических целях.

Особенность предлагаемого технического решения заключается в том, что направление теплового потока и направление движения охлаждающей жидкости совпадают, и в месте их соприкосновения, т.е. внутри форсунок 3, не возникает паровой подушки, препятствующей контакту горячей стенки токамака и охлаждающей жидкости. За счет оребрения внутренних поверхностей сопел 7 увеличивается время контакта капель жидкости с горячей поверхностью, что приводит к полному испарению жидкости с поверхностей сопел 7, тем самым повышается эффективность охлаждения стенки токамака.

Пар, образующийся на оребренных поверхностях сопел 7, выносится из них в направлении, совпадающем с направлением теплового потока, и не препятствует новому контакту горячей стенки с распыляемой охлаждающей жидкостью. Тем самым, устраняется принципиальный недостаток форсуночного охлаждения, связанный с образованием паровой подушки, противодействующей эффективному охлаждению стенки.

Одним из технологических вариантов изготовления предлагаемой охлаждаемой стенки токамака является вариант типа «бутерброд». В первом слое фрезеруются каналы подвода охлаждающей жидкости 6 и камеры 4 форсунок 3. Во втором слое по оси камер 4 выполняются сопла 7 форсунок 3. Затем оба слоя пайком высокотемпературным припоем соединяются между собой.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность охлаждения стенки токамака за счет улучшения ее контакта с распыляемой охлаждающей жидкостью.

Охлаждаемая стенка токамака, содержащая поверхность приема теплового потока и прилегающую к ней теплопроводящую зону, группу форсунок, каждая из которых содержит камеру с осевым отверстием, соединенную с каналом подвода охлаждающей жидкости, отличающаяся тем, что она снабжена кожухом для сбора пара, при этом группа форсунок расположена внутри теплопроводящей зоны, причем в каждой форсунке выполнено сопло, расположенное соосно осевому отверстию, а на внутренней поверхности сопла выполнено оребрение, при этом кожух для сбора пара установлен со стороны сопел.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к системам пассивного отвода тепла из водо-водяного энергетического реактора через парогенератор (СПОТ ПГ), и предназначено для охлаждения реактора путем естественной циркуляции теплоносителя в контуре системы.

Изобретение относится к области атомной энергетики, а именно к системам пассивного отвода тепла из внутреннего объема защитной оболочки водо-водяного энергетического реактора (СПОТ ЗО), и предназначено для охлаждения защитной оболочки реактора путем естественной циркуляции охлаждающей воды в контуре системы.

Изобретение относится к средствам перекачки расплавленного металла. Насос содержит корпус (1), в котором на верхнем подшипнике (2) и нижнем радиальном подшипнике (3) скольжения установлен соединяемый с приводом вал (4) с закрепленным на валу (4) рабочим колесом (5).

Разработана установка для конденсации, которая может включать в себя по существу плоские дефлекторы с отверстиями для прохождения через них охлаждающей текучей среды и с прикрепленными к ним отражателями, установленными под острым углом относительно дефлекторов.

Изобретение относится к тепловыделяющим сборкам ядерного реактора (ТВС). ТВС имеет множество комплектов многопластинчатых прижимных пружин, проходящих от головки.

Изобретение относится к регулированию концентрации кислорода в теплоносителе реакторной установки (РУ). РУ имеет в своем составе реактор, теплоноситель, размещенный в реакторе, газовую систему, массообменный аппарат, диспергатор и датчик концентрации кислорода в теплоносителе.

Изобретение относится к устройствам аварийного расхолаживания ядерного реактора и может использоваться как источник электроэнергии для приборов и оборудования при запроектных авариях.

Изобретение относится к гидродинамике. Распределительная камера ограничена снаружи корпусом и днищем (3) и соединяет между собой два боковых подводящих канала (1) и центральный отводящий канал (7) через зазоры между днищем (3) и торцевыми частями внутренних стенок (2).

Изобретение относится к теплотехнике. Напорная камера (4) содержит цилиндрический корпус (3) с днищем (2), цилиндрическую обечайку (8) и решетку (6).

Изобретение относится к атомной энергетике, а именно к повышению безопасной эксплуатации атомных электростанций и может быть использовано при аварийной ситуации с частичным или полным отключением активных источников электроэнергии и требуется пассивно отводить избыточную тепловую энергию в атмосферу из внутреннего объема защитной оболочки и от охлаждаемой воды в бассейне выдержки, постоянно нагреваемой остаточной тепловой энергией отработанного ядерного топлива.

Изобретение относится к керамической плитке для футеровки камеры сгорания, в частности газовых турбин. Керамическая плитка для футеровки камер сгорания, в частности газовых турбин, содержит слой основания, изготовленный из керамического материала, например глинозема или глинозема-муллита, и покрытие, наносимое, по меньшей мере, на одну сторону слоя основания; покрытие представляет собой многослойное керамическое покрытие, содержащее, по меньшей мере, один внешний слой, изготовленный из глинозема или керамического материала, содержащего глинозем, и, по меньшей мере, один промежуточный слой, расположенный между внешним слоем и слоем основания и изготовленный из керамического материала, содержащегося муллит и предпочтительно муллит или глинозем-муллит.

Изобретение относится к устройству для сжигания твёрдого топлива и применяется для отопления помещений. Устройство для сжигания твердого топлива представляет собой печь, корпус которой целиком состоит из обожженного огнеупорного карбидного материала, преимущественно карбида кремния.

Изобретение относится к области энергетики. Устройство для сжигания жидкого топлива содержит удлиненное отделение для сгорания, содержащее боковые стенки, имеющие внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, определяющие радиальную периферию отделения для сгорания, имеющего центральную ось, проходящую от ближнего конца к дальнему концу этого отделения в продольном направлении, при этом дальний конец является открытым, обеспечивая сообщение по текучей среде изнутри отделения для сгорания и наружу этого отделения; средство для создания воздушного потока для обеспечения потока воздуха в направлении от ближнего конца отделения для сгорания к дальнему концу в направлении, параллельном центральной оси этого отделения; топливную форсунку для аэрации жидкого топлива внутри отделения для сгорания; средство для подачи топлива для подачи жидкого топлива в топливную форсунку; средство обеспечения давления для приложения давления к жидкому топливу, поданному через средство для подачи топлива; слой тепловой изоляции, расположенный радиально между центральной осью отделения для сгорания и боковыми стенками отделения, уменьшающий передачу тепла в направлении от центральной оси отделения для сгорания к боковым стенкам; термопоглощающий слой, расположенный радиально между центральной осью отделения для сгорания и изолирующим слоем, обеспечивающий поглощение тепловой энергии, созданной внутри отделения для сгорания, и ее излучение назад в отделение для сгорания в направлении к центральной оси, когда между отделением для сгорания и термопоглощающим слоем достигнуто тепловое равновесие.

Изобретение относится к производству и укладки кирпичей. Сборка плита/кирпич, которая включает в себя: плиту (12) с множеством ребер (32) и множеством каналов (37), на передней поверхности которой находится первое отверстие каждого канала; и множество кирпичей (18), причем каждый кирпич вставляется во множество каналов (37) через первое отверстие в положение, которое достигается за счет поворачивания кирпича, частично установленного в канал таким образом, чтобы одна или более частей кирпича хотя бы частично входили в контакт с одной или более поверхностями канала и/или первого из множества ребер, и в котором кирпич блокируется от выпадения из канала через первое отверстие в результате линейного движения без поворачивания.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для футеровки высокотемпературных металлургических агрегатов. Огнеупорное изделие для футеровки высокотемпературных агрегатов включает верхнюю и нижнюю поверхности, боковые поверхности, внутреннюю боковую стенку и наружную боковую стенку.

Система (1) элементов теплозащитного экрана, включающая один элемент (3) теплозащитного экрана для расположенного на несущей структуре (30) теплозащитного экрана, и способ ее монтажа.
Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Способ крепления футеровочных пластин из полимерных материалов к металлической поверхности заключается в том, что устанавливают футеровочные пластины на стальные прутки, приваренные к металлической поверхности.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к горелочным устройствам. .

Изобретение относится к конструкциям охлаждаемых силовых стенок различных машин и аппаратов, подвергающихся значительным тепловым нагрузкам, а именно к конструкциям стенок высокотемпературных воздушно-газовых трактов воздушно-реактивных двигателей, ЖРД, тепловых реакторов, различного типа котлов и теплообменников.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к теплоизоляции трубопроводов, и может быть использовано в системах теплоснабжения и горячего водоснабжения.

Изобретение относится к металлургии, ракетному двигателестроению, системам аварийного охлаждения атомных реакторов и, в частности, диверторам, лимитерам и бланкетам термоядерных реакторов типа токамак. Охлаждаемая стенка токамака содержит поверхность приема теплового потока и прилегающую к ней теплопроводящую зону, внутри которой расположена группа форсунок, причем каждая форсунка содержит камеру с осевым отверстием, соединенную с каналом подвода охлаждающей жидкости. В каждой форсунке выполнено сопло, расположенное соосно осевому отверстию. На внутренней поверхности сопла выполнено оребрение. Со стороны сопел установлен кожух для сбора пара. Технический результат заключается в повышении эффективности охлаждения стенок камер с высокой интенсивностью теплового потока из центра камер на периферию. 2 ил.

Наверх