Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора

Изобретение относится к устройству для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора. Устройство содержит пластинчатые токопроводящие элементы с разнонаправленными участками поверхности, расположенные в виде пакета между фланцами. Устройство представляет собой монолитный блок, в котором выполнены фасонные прорези с перемычками между ними. Перемычки являются токопроводящими элементами и имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых частях монолитного блока. Техническим результатом является увеличение циклической прочности токопроводящих элементов в местах перехода элементов к фланцам и между разнонаправленными участками поверхности (в местах изгиба) элементов, а также обеспечение схожести технических характеристик токопроводящих элементов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

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

Известно устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, содержащее токопроводящие элементы с разнонаправленными участками поверхности, расположенные в виде пакета между фланцами. Токопроводящие элементы представляют собой уплощенные трубки, щелевидная полость которой герметично закрыта сварным или паяным швом (патент РФ №118100, МПК G21B 1/17, опубл. 10.07.2012).

Недостатком известного устройства является возможное нарушение электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом реактора при воздействии возникающих при работе реактора знакопеременных пондеромоторных сил и температурных градиентов, что объясняется ограниченной циклической прочностью токопроводящих элементов из-за локальных концентраций размаха деформаций в местах соединения токопроводящих элементов с деталями фланцев и в местах перехода разнонаправленных поверхностей токопроводящих элементов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является устройство, содержащее пластинчатые токопроводящие элементы с разнонаправленными участками поверхности, расположенные в виде пакета между фланцами (International Atomic Energy Agency (МАГАТЭ), Vienna, 2002 ITER TECHNICAL BASIS, ITER EDA Documentation series No.24, Plant Description Document, Chapter 2.3, Page 10 - 2.3.4.3 Electrical Connection, Figure 2.3.4-4 One Strap of the Electrical Connection).

Известное устройство состоит из отдельных деталей: двух фланцев и двух электропроводящих шин П-образной формы, каждая из которых представляет собой пластинчатый токопроводящий элемент. Шины вложены одна в другую с образованием П-образного единого пакета. Для компенсации электромагнитных усилий, воздействующих на токопроводящие элементы во время работы термоядерного реактора, отдельные детали устройства должны быть изготовлены и собраны с высокой точностью. Из-за наличия контактного сопротивления между наружной и внутренней шинами ток преимущественно течет по наружной шине, что приводит к увеличенным нагрузкам на наружную шину и снижению нагрузочной способности устройства в целом. Кроме этого, в местах соединения токопроводящих элементов с деталями фланцев и в местах перехода разнонаправленных поверхностей токопроводящих элементов во время работы реактора возникает большой размах деформаций, что может привести к трещине или разрыву токопроводящего элемента.

Недостатком известного устройства является возможное нарушение электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом реактора при воздействии возникающих при работе реактора знакопеременных пондеромоторных сил и температурных градиентов, что объясняется ограниченной циклической прочностью токопроводящих элементов из-за локальных концентраций размаха деформаций в местах соединения токопроводящих элементов с деталями фланцев и в местах перехода разнонаправленных поверхностей токопроводящих элементов. Кроме этого, недостатком известного устройства является труднодостижимая точность изготовления деталей и их сборки из-за необходимости соблюдения малых гарантированных сборочных зазоров.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, позволяющего повысить надежность электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом реактора и обеспечить тем самым надежную работу термоядерного реактора в целом.

Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение циклической прочности токопроводящих элементов в местах перехода элементов к фланцам и между разнонаправленными участками поверхности (в местах изгиба) элементов, а также обеспечение схожести технических характеристик токопроводящих элементов.

Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, содержащее пластинчатые токопроводящие элементы с разнонаправленными участками поверхности, расположенные в виде пакета между фланцами, согласно изобретению выполнено в виде монолитного блока с фасонными прорезями и перемычками между ними, при этом перемычки являются токопроводящими элементами и имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых частях монолитного блока.

Кроме этого, устройство выполнено путем электроэрозионной или гидроабразивной обработки одной заготовки из сплава с высокой электропроводностью.

Выполнение устройства монолитным из одной заготовки позволяет обеспечить схожие технические характеристики токопроводящих элементов, а также минимизировать объем операций изготовления и контроля, что не только повышает надежность устройства и реактора в целом, но и уменьшает стоимость изготовления устройства. Выполнение в монолите токопроводящих элементов в виде перемычек, которые имеют профилированные утолщения в местах максимумов размаха деформаций (в местах перехода к фланцам и между разнонаправленными участками поверхности) позволяет получить гарантированную циклическую прочность токопроводящих элементов при заданной податливости и минимальных габаритах, что приводит к увеличению ресурса работы всего устройства, т.е. повышению надежности электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом термоядерного реактора. Концевые части монолитного блока, являющиеся фланцами устройства, имеют однородные контактные поверхности, что обеспечивает минимизацию электрического сопротивления в зонах контакта между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом реактора, снижая нагрев указанных зон при протекании электрического тока (особенно при его предельных значениях), что также способствует повышению ресурса работы устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлено 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 сбоку, разрез), на фиг. 3 показано то же устройство (вид сверху).

Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора содержит два фланца 1, 2, между которыми расположены в виде пакета пластинчатые токопроводящие элементы 3 с разнонаправленными участками поверхности. Устройство представляет собой монолитный блок и выполнено из одной заготовки из сплава с высокой электропроводностью (например, меди или меди, легированной хромом 1%). В центральной части монолитного блока посредством электроэрозионной или гидроабразивной обработки выполнены фасонные прорези, промежутки между которыми образуют перемычки, соединяющие конечные части монолитного блока. Перемычки являются токопроводящими элементами, а концевые части монолитного блока представляют собой фланцы 1 и 2. Перемычки имеют волнообразную форму и выполнены с профилированными утолщениями в местах максимумов размаха деформаций (перехода к фланцам 1 и 2 и между разнонаправленными участками). Число и форма перемычек могут быть различными в зависимости от требуемых величин податливости и токовой нагрузочной способности устройства. Фланцем 2 устройство закреплено на внутрикамерном компоненте 4, а фланцем 1 устройство закреплено на вакуумном корпусе 5.

Устройство работает следующим образом.

При срыве тока плазмы от внутрикамерного компонента 4 к вакуумному корпусу 5 термоядерного реактора необходимо отвести большой электрический ток, вызывающий пондеромоторные силы в устройстве. От внутрикамерного компонента 4 ток течет в устройство через фланец 2. От фланца 2 ток течет по устройству через токопроводящие элементы 3 (перемычки) к фланцу 1. От устройства через фланец 1 ток течет в вакуумный корпус 5 термоядерного ректора.

1. Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, содержащее пластинчатые токопроводящие элементы с разнонаправленными участками поверхности, расположенные в виде пакета между фланцами, отличающееся тем, что оно выполнено в виде монолитного блока с фасонными прорезями и перемычками между ними, при этом перемычки являются токопроводящими элементами и имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых частях монолитного блока.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено из одной заготовки из сплава с высокой электропроводностью.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно выполнено посредством электроэрозионной обработки.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оно выполнено посредством гидроабразивной обработки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к cистеме управления неустойчивостью внутреннего срыва плазмы в режиме реального времени в установках типа Токамак. Система содержит автоматизированное рабочее место АРМ оператора 13, соединенное с комплексом СВЧ-нагрева плазмы 6, вакуумную камеру 1 с установленными в ней датчиками контроля рентгеновского излучения плазмы 2 для регистрации периода пилообразных колебаний неустойчивости внутреннего срыва плазмы, соединенными с регулятором 3 пилообразных колебаний, сигнал с которого передают в контур управления положением вклада СВЧ-мощности, при этом регулятор 3 выполнен в виде аппаратно-программного комплекса, содержащего блок задания параметров 7, выходы которого соединены с блоком визуализации и обработки данных 8 и блоком алгоритмов управления 9, выходы которого соединены с блоком буферизации результатов измерения и вычисленных управляющих воздействий 12 и блоком генерации и выдачи управляющих сигналов 11, выход которого соединен с контуром управления положением вклада СВЧ-мощности, состоящим из магнитной системы управления 4 и обмоток управления положением плазменного шнура 5, при этом блок алгоритмов управления 9 соединен через блок каналов диагностики 10 с датчиками контроля рентгеновского излучения плазмы.

Изобретение относится к способу создания интенсивных потоков заряженных наночастиц углерода. В способе осуществляют предварительную зарядку наночастиц углерода до получения положительно заряженных многоатомных ионов углерода , где N - число атомов углерода в наночастице, Z - целочисленный электрический заряд наночастицы.

Изобретение относится к средствам проведения исследований в области управляемого термоядерного синтеза на установках типа токамак. Система управления электронной плотностью плазмы состоит из СВЧ интерферометра, с опорным каналом и основным каналом, проходящим через камеру токамака, на одном конце которого установлена лампа обратной волны, соединенная каналом сигнала модуляции с генератором модулирующего сигнала, а на другом - блок детекторов, соединенный с опорным каналом СВЧ интерферометра и через блок усилителей и модулем определения разности вычисленного и заданного значений фазы с управляемым источником напряжения, выход которого соединен с пьезоклапаном газонапуска.

Изобретение относится к области термоядерной техники, в частности к бланкетам гибридных термоядерных реакторов. Модуль бланкета гибридного термоядерного реактора с жидкометаллическим теплоносителем содержит тепловыделяющие сборки с тепловыделяющими элементами.

Изобретение относится к обмотке тороидального поля для создания тороидального магнитного поля в термоядерном реакторе. Реактор содержит тороидальную плазменную камеру с центральной колонной, а обмотка тороидального поля содержит тороидальную плазменную камеру с центральной колонной, содержит множество витков, проходящих через центральную колонну и вокруг внешней стороны плазменной камеры.

Изобретение относится к термоядерной технике и используется при создании энергетических термоядерных установок типа токамак. Термоядерный реактор содержит вакуумный корпус и соединенные с ним посредством гибких опор модули бланкета.

Изобретение относится к устройству для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора. Заявленное устройство содержит два идентичных пакета токопроводящих пластин.

Изобретение относится к способу доставки криогенных топливных мишеней (КТМ) для энергетических систем, работающих по схеме управляемого инерциального термоядерного синтеза (ИТС).

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.

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 устройству для крепления модуля бланкета на вакуумном корпусе термоядерного реактора. Устройство содержит гибкую опору, выполненную в виде стержней, установленных между двумя фланцами, компенсатор смещений и крепежный резьбовой элемент, выполненный в виде стопорной гайки с наружной резьбой. Компенсатор смещений установлен на фланце гибкой опоры, обращенном к модулю и выполненном со сферической вогнутой поверхностью, неподвижно соединен с модулем бланкета и содержит закрепительную гайку и опорную втулку, шарнирно соединенные между собой, промежуточную втулку и соединительную втулку со сферическим выступом. Промежуточная втулка подвижно соединена с закрепительной гайкой и выполнена со сферическими выпуклой и вогнутой поверхностями, образующими шарнирное соединение с фланцем опоры и сферическим выступом соединительной втулки соответственно. Соединительная втулка неподвижно соединена с упорной поверхностью стопорной гайки. Техническим результатом является увеличение допустимой величины усилия затяга резьбового соединения гибкой опоры и модуля, что повышает нагрузочную способность устройства, исключение возможности ослабления резьбового соединения за счет самостопорения и обеспечение самокомпенсации угловых и осевых смещений, возникающих при монтаже модуля на вакуумном корпусе. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройству для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора. Устройство содержит пластинчатые токопроводящие элементы с разнонаправленными участками поверхности, расположенные в виде пакета между фланцами. Устройство представляет собой монолитный блок, в котором выполнены фасонные прорези с перемычками между ними. Перемычки являются токопроводящими элементами и имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых частях монолитного блока. Техническим результатом является увеличение циклической прочности токопроводящих элементов в местах перехода элементов к фланцам и между разнонаправленными участками поверхности элементов, а также обеспечение схожести технических характеристик токопроводящих элементов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх