Установка токамак с магнитным сжатием плазмы Советский патент 1988 года по МПК G21B1/00 

2.. Установка токамак по п.1, о тличающаяся тем, что бандажные кольца снабжены продольными разъемами по границам охватываемых ими секций.

3. Установка токамак по пп. 1, 2, отличающаяся тем, что бандажные ксотьца скреплены дискретными электроизолирующими связями с охватывающими их витками обмотки магнитной системы.f

4. Установка токамак по п.1, о тличающаяся тем, что бандажные кольца выполнены в виде витков обмотки магнитной системы.

1. УСТАНОВКА ТОКАМАК С МАГНИТНЫМ СЖАТИЕМ 1ШАЗШ, содержащая магиитную систему и размещенную внутгри нее разрядную камеру, выполненную в виде секционированной метапли.ческой оболочки отрицательной гауссо-; вой кривизны, отличающаяся тем, что, с целью повышения зкономичности установки и увеличения надежности и срока службы установки путем уменьшения влияния металлокон- струкций камеры на скорость изменения внешнего магнитного поля в рабочем объеме и увеличения ее несущей способности, камера снабжена бандажными кольцами, каждое из которых, расположенное в плоскости ее поперечного сечения, охватывает оболочку, скреплено с ней вдоль границ секций дискретными неэлектропроводными свя.зями и имеет по крайней мере один электроизолирующий разъем в плоскости поперечного сечения.

1

Изобретение относится к электрофизической аппаратуре, в частности к тороидальным камерам установок токамак, в которых одним из способов нагрева плазмы является сжатие ее внешним магнитным полем.

Известны электрофизические установки, содержащие вакуумируемые камеры, оболочки которых состоят из тонкостенных профилированных панелей, закрепленных на силовой раме.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является установка токамак с магнитным сжатием плазмы, содержащая магнитную систему и размещенную внутри нее разрядную камеру, выполненную в виде тонкостенной секционированной металлической оболочки отрицательной гауссовой кривизны.

Недостаток известной конструкции заключается в том, что секции оболочки разрядной камеры снабжены диэлектрическими ребрами, жестко закрепленными на охватывающей их вакуумируемой наружной камере. Кроме того, металлическая наружная камера, являющаяся опорной силовой конструкцией дЛя внутренней разрядной камеры, демпфирует внешние управляющие и сжимающие плазму магнитные поля, замедляя скорость их изменения в рабочем объеме установки, что ухудшает условия сжатия плазмы и увеличивает энергетические потери. В нестационарных полях металлическая наружная камера подвержена воздействию значительных электродинамических сил, а необходимость применения диэлектрических ребер затрудняет практическую реализацию крепления разрядной камеры.

Целью настоящего изобретения является повышение экономичности установки и увеличение надежности и срока службы установки путем уменьшения влияния металлоконструкции камеры на скорость изменения внешнего магнитного поля в рабочем объеме установки и увеличения ее несущей способности.

Указанная цель достигается тем, что в установке токамак с магнитным сжатием плазмы, содержащей магнитную систему и размещенную внутри нее разряднзто камеру, выполненную в виде секционированной металлической оболочки отрицательной гауссовой кривизны, камера снабжена бандажными кольцами, каждое из которых, расположенное в плоскости ее поперечного сечения, охватывает оболочку, скреплено с ней вдоль границ секций дискретности неэлектропроводными связями и имеет хотя бы один электроизолирующий разъем в плоскости поперечного сечения. Для облегчения сборки с оболочкой бандажные кольца снабжены продольными разъемами по границам охватываемых ими секций, а для увеличения несущей способности камеры бандажные кольца скреплены дискретными связями с охватывающими их витками обмотки магнитной системы. С целью увеличения рабочего объема разрядной камеры без увеличения габаритов магнитной системы бандажные кольца могут быть выполнены в вид,е витков обмотки магнитной системы.

На фиг. 1 показана часть предлагаемой установки токамака с магнитHbw сжатием плазмы; на фиг. 2 и 3 узлы крепления оболочки к бандажному кольцу; на фиг. 4 - крепление оболочки и бандажное кольцо в виде витка обмотки магнитной системы.

Установка токамак (фиг.1) содержит магнитную систему с витками тороидальной обмотки 1 (остальные элементы магнитной системы не показаны) и размещенную внутри нее разрядную камеру 2, включающую в себя тонкостенную секционированную седлооб.разную оболочку 3 - оболочку отрицательной гауссовой кривизны. Вдоль границ 4 секций оболочки 3 (фиг.1 и 2) оболочка скреплена с охватывающими ее бандажными кольцами 5 связями в виде дискретных металлических элементов 6 с изоляционными вкладыщами 7. В плоскости поперечного сече ния каждого бандажного кольца предусмотрен хотя бы один электроизолирую щий разъем 8, Для облегчения сборки оболочки с бандажными кольцами 5 пос ледние снабжены продольньм разъемом 9 (фиг.З) вдоль границ 4 секций оболочки 3 и металлических связей 6. С помощью изолированных связей 10 (фиг.1) бандажные кольца 5 скреплены с охватывающими их витками тороидаль ной обмотки магнитной системы. На фиг. 4 показано крепление оболочки разрезной камеры 2 к виткам 1 обмотки магнитной системы, выполняющей функции бандажных колец, с использованием узла крепления, показанного на фиг. 2. Тороидальное магнитное поле, создаваемое с помощью витков обмотки магнитной системы, проникает в рабочий объем сквозь тонкостенную оболоч ку разрезной камеры 2 и сжимает плазменный шнур, создавая одновременно электромагнитное давление на оболочку. Благодаря профилированию поперечного сечения секций оболочка работает как квазицилиндрическая панель, находящаяся под действием распределенного давления. Несущая способность секции в целом обеспечивается ее креплением к силовому бандажному кольцу. Изоляция в поперечном сечении колец и в местах крепления элементов позволяет подвести оболочки к кольцам, устраняет появление в кольцах вихревых токов, возникающих при изменении магнитного поля, и, следовательно, устраняет дополнительные пондеромоторные силы, действующие на элементы конструкции камеры. Радиальные реаультирутощие силы от атмосферного давления и распределенных пондеромоторных сил, действующих на оболочку, передаются бандаж- ным кольцам и воспринимаются витками массивной обмотки магнитной системы, с которой кольца механически скреплены. Эти же крепления повышают несущую способность некруглых бандажных колец. Снижение сил, действующих на оболочку при нарастании магнитного поля, позволяет увеличить надежность вакуумной камеры и число импульсов яагружения, которые она выдерживает.

Фиг. 4