БЛАНКЕТ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА Российский патент 2004 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к ядерной технике, а более конкретно к конструкции бланкета термоядерного реактора

Известна конструкция бланкета термоядерного реактора, содержащего первую стенку, которая параллельными пазами поделена на участки, внутри каждого из которых выполнен канал системы охлаждения первой стенки, соединенной диффузионной сваркой с защитной частью, выполненной из нержавеющей стали (см. патент ЕПВ №0117136, приор. 17.02.84, МПК G 21 B 1/00). Первая стенка выполнена из нержавеющей стали, облицована керамическими плитками, которые прикреплены к первой стенке припоем и разделены зазорами.

Недостаток данной конструкции заключается в том, что она не обладает способностью препятствовать существенному росту электромагнитных нагрузок, возникающих в бланкете современных термоядерных реакторов при срывах тока плазмы (моменты и силы достигают сотен кНм), что делает невозможным использование известной конструкции в таких реакторах.

Кроме того, в известном бланкете весьма высока вероятность появления дефектов в процессе сварки первой стенки с защитной частью, например, в виде “непроваров”, в том числе и в местах выполнения пазов.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является бланкет термоядерного реактора, содержащий первую стенку, соединенную с защитной частью и разделенную параллельными пазами на участки, внутри каждого из которых выполнены каналы системы охлаждения, и каналы системы охлаждения, выполненные в защитной части (см. патент РФ №2154310 “Бланкет термоядерного реактора”, приор. от 23.02.98, МПК G 21 B 1/00). Первая стенка соединена с защитной частью диффузионной сваркой, причем первая стенка разделена параллельными пазами на участки, внутри каждого из которых выполнен канал системы охлаждения, а глубина пазов выбрана равной не менее 3/4 толщины первой стенки, но меньше толщины первой стенки.

Главный недостаток указанной конструкции заключается в том, что она не обладает способностью препятствовать существенному росту электромагнитных нагрузок, возникающих в бланкете термоядерного реактора при срывах плазмы (моменты и силы достигают сотен кНм), что делает невозможным использование известной конструкции в таких реакторах.

Кроме того, изготовление данной конструкции обусловлено вероятностью появления дефектов в процессе диффузионной сварки первой стенки с защитной частью, например, в виде “непроваров”. В случае возникновения такой ситуации возникает необходимость отбраковки практически готового к эксплуатации бланкета, что неприемлемо с экономической точки зрения.

Кроме того, при переменных (циклических) тепловых нагрузках, воздействующих на первую стенку, в местах соединения первой стенки с защитной частью возникают знакопеременные термические напряжения, снижающие ресурс бланкета.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности и экономических показателей бланкета термоядерного реактора.

Технический результат изобретения заключается в том, что разделение пазами защитной части бланкета препятствует развитию вихревых токов при срывах тока плазмы, это позволяет существенно снизить воздействие циклических электромагнитных сил на защитную часть бланкета и на другие компоненты реактора, например на вакуумный корпус, что увеличивает ресурс бланкета и повышает его надежность.

Кроме того, использование механических средств при соединении первой стенки с защитной частью обеспечивает разделение первой стенки и защитной части на участки, не снижая качества изготовления бланкета, что позволяет уменьшить вероятность изготовления “бракованных” компонентов бланкета, увеличить количество циклов работы первой стенки до ее разрушения и упростить технологию изготовления бланкета, повысить его ремонтопригодность.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в известном бланкете термоядерного реактора, содержащем первую стенку, соединенную с защитной частью и разделенную параллельными пазами на участки, внутри каждого из которых выполнен канал системы охлаждения и каналы системы охлаждения, выполненные в защитной части, защитная часть разделена параллельными пазами, соединенными с пазами первой стенки, на участки, в которых расположены каналы системы охлаждения, при этом первая стенка соединена с защитной частью механически.

Кроме того, первая стенка соединена с защитной частью с помощью стальных штифтов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображено поперечное сечение фрагмента бланкета термоядерного реактора.

Бланкет 1 термоядерного реактора включает в себя первую стенку 2, выполненную из бронзы, и стальную защитную часть 3. Первая стенка 2 соединена с защитной частью 3 механически с помощью штифтов 4. Первая стенка 2 разделена параллельными пазами 5 на участки 6. Защитная часть 3 бланкета разделена пазами, являющимися продолжением пазов 5 первой стенки 2. Внутри каждого участка 6 в первой стенке 2 выполнен канал 7, а в защитной части 3 каналы 8 системы охлаждения.

Предложенная конструкция бланкета термоядерного реактора функционирует следующим образом.

В бланкете 1 термоядерного реактора зажигают плазму. Излучения плазмы воздействуют на поверхность первой стенки 2. При этом первая стенка 2 воспринимает тепловое и нейтронное излучения, а защитная часть 3 нейтронное. В результате первая стенка 2 и защитная часть 3 нагреваются.

Для обеспечения работоспособности бланкета первая стенка 2 и защитная часть 3 охлаждаются теплоносителем, который поступает от внешней системы охлаждения и циркулирует по каналам 7 и 8.

При этом наличие в защитной части 3 пазов 5 препятствуют развитию вихревых токов в бланкете, что снижает воздействие напряжений на бланкет и другие компоненты реактора.

Применение в конструкции механического соединения первой стенки 2 с защитной частью 3 штифтами 4 существенно снижает уровень термических напряжений между этими частями бланкета, так как увеличивает взаимную податливость первой стенки 2 и защитной части 3 при переменных нагрузках. В результате этого ресурс работы бланкета существенно увеличивается.

Таким образом, предлагаемая конструкция за счет разделения бланкета пазами препятствует развитию вихревых токов при срывах тока плазмы, это позволяет существенно снизить воздействие циклических электромагнитных сил на защитную часть бланкета и на другие компоненты реактора, например на вакуумный корпус, что увеличивает ресурс бланкета и повышает его надежность.

Кроме того, использование в предлагаемой конструкции механических средств при соединении первой стенки с защитной частью обеспечивает разделение первой стенки и защитной части на участки, не снижая качества изготовления бланкета, что позволяет уменьшить вероятность изготовления “бракованных” компонентов бланкета, увеличить количество циклов работы первой стенки до ее разрушения и упростить технологию изготовления бланкета, повысить его ремонтопригодность.

Бланкет термоядерного реактора предназначен для использования в области ядерной техники. Бланкет содержит защитную часть. Последняя разделена соединенными с пазами первой стенки параллельными пазами на участки. В последних расположены каналы системы охлаждения. Первая стенка соединена с защитной частью механически. Первая стенка соединена с защитной частью с помощью стальных штифтов. Обеспечивается повышение надежности и экономических показателей бланкета. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Бланкет термоядерного реактора, содержащий первую стенку, соединенную с защитной частью и разделенную параллельными пазами на участки, внутри каждого из которых выполнен канал системы охлаждения, и каналы системы охлаждения, выполненные в защитной части, отличающийся тем, что защитная часть разделена параллельными пазами, соединенными с пазами первой стенки, на участки, в которых расположены каналы системы охлаждения, при этом первая стенка соединена с защитной частью механически.2. Бланкет по п.1, отличающийся тем, что первая стенка соединена с защитной частью с помощью стальных штифтов.