Генератор трития для импульсной подачи топлива в токамак Советский патент 1989 года по МПК G21B1/00 

1

(21)4108484/24-25

(22)16.06.86

(46) 23.07.89. Бюл. № 27 (72) Ю.А.Кареев, В.А.Кирюшин и В.В.Фрунзе

(53)533.9(088.8)

(56)Luthardt I.G., Ebinger Н. Practical Experience with Uranium Triti- de Containers up to 50 kCl. Nukem GmbH. P.O Box 11008, Д-6450, Hanau 11, W.Gerraany 06181-58-2285 Fusion Technology, 1985, 8, 2, p. 2395.

Там же, p. 2396.

(54)ГЕНЕРАУОР ТРИТИЯ ДЛЯ ИМПУЛЬСНОЙ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В ТОКАМАК

(57)Изобретение относится к области термоядерного синтеза и может быть использовано при производстве термоядерной энергии в замкнутых магнитных ловушках типа токамак. Целью

изобретения является упрощение конструкции генератора трития, экономия трития и повышение радиационной безопасности. На фланце цилиндрического герметичного корпуса установлены N+1 токовводов: один общий в центре, а остальные N - равномерно по окружности. Электропроводящие элементы газопоглотителя одним выводом соединены с центральньм токовводом, а другим выводом - с соответствующим токовводом на окружности. Подача газа осуществляется при импульсном нагреве отдельного элемента газопоглотителя разрядным током. При этом стенки корпуса остаются холодными и не допускают диффузионного просачивания трития работа ведется с небольшими количе- , ствами трития, отсутствует необходимость в импульсном клапане для напуска газа в камеручтокамака. 1 ил.

с fS

(Л

с

Изобретение относится к области термоядерного синтеза и может быть использовано при производстве термоядерной энергии в замкнутых магнитных ловушках типа токамак.

Цель изобретения - упрощение конструкции, экономия трития и повышение радиационной безопасности.

Устройство схематически изображено на чертеже.

Генератор трития содержит герметичный цилиндрический корпус 1 из нержавеющей стали, N элементов 2 газопоглотителя с тритием токовводов 3 с герметичными изоляторами 4, клапан 5, соеднп -нный одним концом

с корпусом 1, а другим -,с патрубком 6.

Торцовая стенка корпуса 1 вьтол- нена в виде разъемного фланца 7. В центре фланца с его наружной стороны установлен первый герметичный изолятор 4 с токовводом 3, который проходит сквозь фланец, а остальные N изоляторов с соответствующими токо- вводами установлены р авномерно по окружности радиусом, равным, например, длине элемента газопоглотителя, вокруг первого изолятора. Элементы 2 газопоглотителя выполнены электропроводящими. , Каждый из них установлен с внутренней стороны фланца 7, парап00 00

;о

О)

лельно плоскости фланца. Токовводы 3 являются одновременно опорой для элементов газопоглотителя. Первый вывод каждого элемента газопоглотителя закреплен на первом токовводе 3, а вторые выводы закреплены с соответствующими N токовводами 3. Элемент газопоглотителя может быть выполнен в виде пленки, например из титана, нанесенной на жесткую диэлектрическую подложку 8, или в виде ленточной фольги, например из титана (без подложки). Генератор трития содержит также электропривод 9, управ- ляющий работой клапана 5, с помощью которого герметизируют внутренний объем 10 корпуса 1 генератора при его транспортировке и в случае натекания из вакуумной камеры 11 токамака, блок 12 управления работой генератора и блок 13 электропитания элементов генератора для импульсной подачи топлива.

Предлагаемая схема соединения эле- ментов 2 газопоглотителя позволяет подводить ток, а тем самым разогреват каждый элемент газопоглотителя, независимо от других, чем обеспечивается одноразовая загрузка газообразным тритием в импульсном режиме вакуумной камеры токамака. Элементы газопоглотителя могут быть расположены в два этапа, друг над другом. При

этом увеличивается ресурс работы гене-.,с с тем, что генератор трития соединен

40

45

ратора в связи с тем, что возрастает число элементов.

Генератор трития для импульсной подачи топлива работает следующим образом. По сигналу из блока 12 управления в блок 13 электропитания подается напряжение на электропривод 9, который открывает клапан 5. Затем импульс напряжения длительностью t, через соответствующие два токоввода 3 прикладывается к нанесенному на подложку 3 слою одного из элементов 2 поглотителя. Вследствие разогрева током из него в течение времени с и, выделяется тритий в количестве атомов, образующих двухатомные моле-, кулы, имеющие температуру То Объем 10 импульсного генератора трития и внутренний диаметр вьпсодного патрубка 6 выбирают таким образом, что за ее заданное время t (7104) вакуумную камеру 11 поступает практически все выделившееся из одного э.чомонта при его нагреве количество трития.

50

с вакуумной камерой токамака патрубком, а не пьезоэлектрическим клапаном, срабатывание которого требует наличия балластного количества трития .

Выделение газа приводит к импульсному возрастанию давления, что влечет за собой быстрое истечение выделившегося газа в вакуумную камеру 11 токамака через открытый клапан 5.

Формула из обретения

Генератор трития для импульсной подачи топлива в токамак содержащий герметичный цилиндрический корпус, внутри которого размещены N элементов газопоглотителя с тритием, два токоподвода с герметичными изоляторами, клапан, соединяющий корпус и патрубок для напуска газа, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, экономии трития и повышения радиационной безопасности, в него введены N-1 токовводов

После завершения рабочего процесса в токамаке происходит вакуумирование камеры 11 и импульсного генератора 1 газа с помощью блоков форвакуумной и высоковакуумной откачки.

Последующая подача трития в камеру 11 происходит путем приложения импульса напряжения к токовводам 3, обеспечивающим протекание тока через следующий элемент 2 газопоглотителя.

Циклы повторяются до выделения трития из каждого элемента газопоглотителя, размещенного внутри генератора, с последующим перепуском в вакуумную камеру токамака и последующим вакуумированием.

Таким образом, вследствие того, что тритий из каждого элемента выделяется мгновенно и напуск его в вакуумную камеру токамака происходит за достаточно короткий промежуток времени, повьппается радиационная безопасность. Этому же способствует отсутствие утечек трития сквозь стенки корпуса генератора вследствие того, что стенки остаются холодными (при комнатной температуре) при мгновенном разогреве элементов газ опогло- тителя. В связи с тем, что стенки корпуса генератора трития остаются холодн1 1ми, отпадает необходимость в наличии дополнительного корпуса. Количество трития уменьшается в связи

0

5

е

0

с вакуумной камерой токамака патрубком, а не пьезоэлектрическим клапаном, срабатывание которого требует наличия балластного количества трития .

Выделение газа приводит к импульсному возрастанию давления, что влечет за собой быстрое истечение выделившегося газа в вакуумную камеру 11 токамака через открытый клапан 5.

Формула из обретения

Генератор трития для импульсной подачи топлива в токамак содержащий герметичный цилиндрический корпус, внутри которого размещены N элементов газопоглотителя с тритием, два токоподвода с герметичными изоляторами, клапан, соединяющий корпус и патрубок для напуска газа, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, экономии трития и повышения радиационной безопасности, в него введены N-1 токовводов

с герметичными изоляторами, на торцовой стенке герметкчно1 о цилиндрического корпуса, противоположной клапану, в центре со стороны наружной поверхности установлен первый герметичный изолятор токоввода,а остальные N токовводов установлены равномерно по«окружности вокруг первого герметичного изолятора, элементы газопо,- глотителя вьтолнены электропроводящими и установлены на внутренней стороне фланца, первый вывод каждого из них закреплен на первом токовводе, а вторые выводы - на соответствующих N токовводах, при этом внутренний объем Л генератора трития и сечение S патрубка для напуска газа определяются выражениями

S.n.,

(k)

NoT,

vz

i::iia.

CM

Редактор Г.Федотов

Составитель О.Семенов Техред М.Моргентал

Заказ 4901

Тираж 369

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. Д/5

1,03

Ю .см

РО

где k

-2- (i,fc.,a)..

( - показатель адиабаты; М - масса атома (молекулы) газа;

MH масса атома водорода; (t) - доля газа, оставшаяся в

генераторе трития; NO - количество генерируемых атомов (молекул) газа в едини- цах

ТвИРо - начальная температура и давление газа, измеренные соответственно в сотнях градусов и торр;

время напуска газа в камеру, мс.

Корректор Т.Колб

Подписное