ТЕРМОЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Российский патент 2005 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к термоядерной технике и может быть использовано при создании энергетических термоядерных установок типа токамак.

Известен термоядерный реактор, содержащий вакуумный корпус с горизонтальным портом прямоугольного профиля, в котором установлена пробка, образующая с упомянутым портом герметичное фланцевое соединение и консольно соединенная с порт-лимитером (см. ITER TECHNICAL BASIS. Plant Description Document. Chapter 2.9 Page 14, 15, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2002).

Итоговая длина консольного соединения порт-лимитера относительно вакуумного корпуса реактора составляет около 5 м, поскольку консоль закрепления порт-лимитера на пробке равна приблизительно 1 м, консоль закрепления пробки на горизонтальном порте составляет величину около 2 м, а консольное соединение горизонтального порта с вакуумным корпусом также равно около 2 м.

Недостатком известного термоядерного реактора является снижение его надежности из-за возможного отклонения порт-лимитера от исходного положения, например, во время срыва плазмы. Это объясняется значительной протяженностью суммарной консоли порт-лимитера относительно вакуумного корпуса, являющегося наиболее жестким конструктивным элементом, воспринимающим все силовые нагрузки, возникающие во время работы реактора. Поэтому при приложении силового фактора от срыва плазмы возможно кратковременное смещение порт-лимитера на величину до 15 мм относительно исходного положения, тогда как требуемая точность позицирования в ИТЭР составляет около 1 мм по каждой из трех координат.

Кроме того, смещение порт-лимитера может привести к его сталкиванию с другими элементами реактора и, следовательно, к аварийной ситуации.

Задачей настоящего изобретения является создание термоядерного реактора, обладающего высокой надежностью вне зависимости от действия силовых нагрузок, возникающих во время срывов плазмы.

Техническим результатом настоящего изобретения является минимизация отклонений порт-лимитера от исходного состояния при срывах плазмы за счет уменьшения итоговой (суммарной) длины консольного соединения порт-лимитера с вакуумным корпусом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном термоядерном реакторе, содержащем вакуумный корпус с горизонтальным портом прямоугольного профиля, в котором установлена пробка, образующая с упомянутым портом герметичное фланцевое соединение и консольно соединенная с порт-лимитером, на входе в горизонтальный порт пробка соединена с корпусом посредством крепежных механизмов, при этом каждый механизм содержит червячную передачу и упор, образующий винтовое соединение с червячным колесом передачи и клиновое соединение с корпусом.

Кроме того, червячное колесо и упор установлены в цилиндрических полостях, которые выполнены в пробке, а червяк расположен в канале, проходящем вдоль пробки по касательной к каждой полости.

Кроме того, в корпусе выполнены посадочные гнезда под упоры.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен фрагмент термоядерного реактора; на фиг.2 показан вид крепежного механизма в поперечном сечении; на фиг.3 представлен разрез А-А по фиг.2; на фиг.4 представлен продольный разрез горизонтального порта.

Термоядерный реактор содержит вакуумный корпус 1 с горизонтальным портом 2 прямоугольного профиля, выступающим из вакуумного корпуса 1 реактора и снабженным фланцем 3. Бланкет 4 закреплен на вакуумном корпусе 1. Порт-лимитер 5 консольно через штангу 6 закреплен на пробке 7, установленной в горизонтальном порту 2. Пробка 7 выполнена прямоугольного профиля и снабжена фланцем 8, который образует с фланцем 3 порта 2 герметичное сварное фланцевое соединение 9, а также механическое шпилечное соединение 10. На входе в горизонтальный порт 2 пробка 7 соединена с вакуумным корпусом 1 крепежными механизмами 11, содержащими червячную передачу 12 и упор 13. Червячное колесо 14 и образующий с ним винтовое соединение упор 13 установлены в обойме 15, расположенной в цилиндрической полости 16 на поверхности пробки 7. По касательной к каждой полости 16 вдоль пробки 7 проходит канал 17, в котором установлен червяк 18. Для предотвращения проворота упора 13 в обойме 15 имеются призматические направляющие отверстия 19, а в вакуумном корпусе 1 под упоры 13 выполнены посадочные гнезда 20, с которыми упоры 13 образуют клиновые соединения 21. Для создания двойного барьера по вакууму в канале 17 во фланце 8 пробки 7 установлены герметизирующие крышки 22 и 23.

Пробку устанавливают в горизонтальном порту следующим образом.

В вакуумном корпусе 1 закрепляют бланкет 4. В горизонтальном порте 2 устанавливают пробку 7 с закрепленным на ней консольно через штангу 6 порт-лимитером 5. Фланец 8 пробки 7 закрепляют на фланце 3 порта 2 при помощи шпилек 10. Затем со стороны фланца 8 пробки 7 соответствующим инструментом приводят действие крепежные механизмы 11. Упоры 13 выдвигаются из обойм 15, входят в посадочные гнезда 20 на вакуумном корпусе 1 и образуют с ним клиновые соединения 21. Затем вал червяка 18 последовательно герметизируют крышками 22 и 23. Далее производят герметизацию сваркой фланца 8 пробки 7 с фланцем 3 порта 2 по контуру с созданием двойной вакуумной границы.

Термоядерный реактор работает следующим образом. В вакуумном корпусе 1 зажигают плазму. Во время срывов плазмы элементы реактора находятся под воздействием весьма значительных силовых нагрузок. Сокращение суммарного консольного крепления порт-лимитера до величины 1,3 м резко снижает отклонения порт-лимитера 5 относительно вакуумного корпуса 1 во время срывов плазмы и заведомо позволяет избежать столкновения порт-лимитера 5 с окружающими элементами реактора, что повышает его надежность.

Изобретение относится к термоядерной технике и используется при создании энергетических термоядерных установок типа токамак. Термоядерный реактор содержит вакуумный корпус с горизонтальным портом прямоугольного профиля, в котором установлена пробка, образующая с упомянутым портом герметичное фланцевое соединение и консольное соединение с порт-лимитером. На входе в горизонтальный порт пробка соединена с корпусом посредством крепежных механизмов, при этом каждый механизм содержит червячную передачу и упор, образующий винтовое соединение с червячным колесом передачи и клиновое соединение с корпусом. Изобретение позволяет минимизировать отклонения порт-лимитера от исходного состояния при срывах плазмы за счет уменьшения итоговой (суммарной) длины консольного соединения порт-лимитера с вакуумным корпусом. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Термоядерный реактор, содержащий вакуумный корпус с горизонтальным портом прямоугольного профиля, в котором установлена пробка, образующая с упомянутым портом герметичное фланцевое соединение и консольно соединенная с порт-лимитером, отличающийся тем, что на входе в горизонтальный порт пробка соединена с корпусом посредством крепежных механизмов, при этом каждый механизм содержит червячную передачу и упор, образующий винтовое соединение с червячным колесом передачи и клиновое соединение с корпусом.2. Реактор по п.1, отличающийся тем, что червячное колесо и упор установлены в цилиндрических полостях, которые выполнены в пробке, а червяк расположен в канале, проходящем вдоль пробки по касательной к каждой полости.3. Реактор по п.1 или 2, отличающийся тем, что в корпусе выполнены посадочные гнезда под упоры.