Способ получения энергии в термоядерном реакторе токамаке и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК G21B1/00 

Изобретение относится к электрофизической аппаратуре, в частности к термоядерным реакторам токамакам, и может быть использовано при создании демонстрационных, опытно-промышленнъзх и энергетических реакторов токс1маков .

Известны термоядерные реакторы токамаки, содержащие системы для создания тороидального и управляющих магнитных полей, индуктор, бланкет, радиационную защиту, тороидальную вакуумную разрядную камеру l .

Известен также способ получения энергии в термоядерном реакторе токамаке 2 , включающий вакуумную подготовку разрядной камеры и напуск рабочей смеси, начальное намагничивание индуктора,создание и поддержание плазмы в области тороидального поля при размагничивании и перемагничивании индуктора в присутствии внешних управляющих магнитных полей, выработку тепловой энергии в бланкере, преобразуемую затем в электрическую энергию, паузу для прореагировавшей смеси и подготовки Кс1Меры к новому импульсу, а также для возвращения индуктора к исходному состоянию. С цикличностью работы

реактора токамака связан неравномер ный тепловой режим бланкета, что создает конструктивно-технологические трудности, вызывает снижение средней тепловой мощности реактора и неравномерный выход энергии.

Целью изобретения является уменьшение вредного влияния цикличности теплового режима бланкета и повыше0ние степени равномерности выхода энергии.

Цель достигается тем, что работу реактора токамака осуществляют по двухтактной схеме, при которой пос- .

5 ле окончания разряда в одном плазменном шнуре создают второй плазменный шнур в области тороидального поля, существующий в процессе возвращения индуктора к исходному сос0тоянию и несущий электрический ток, обратный предыдущему. Причем вакуумные условия для создания второго плазменного шнура подготавливают во время горения плазмы в первом

5 шнуре, а последовательное формирование и удержание в равновесии плазмы то в одной, то в другой камере осуществляют с помощью внешних управляющих полей. Кроме того, устройство

0 для осуществления способа получения

энергии содержит разрядную камеру, вьтолненную из двух независимых идентичных камер, размещенных одна над другой и окруженных общим бланкетом и радиационной защитой.

На фиг.1 схематично изображен возможный вариант поперечного разреза реактора токамака, реализующего указанный способ; на фиг.2 - зависимости от времени некоторых характеристик реактора токамака, работающего по двухтактной схеме.

Внутри обмотки тороидального поля 1 расположены одна над другой две идентичные тороидальные вакуумные камеры 2 и 3, имеющие независимые патрубки 4 вакуумной откачки и ввода мощности дополнительного нагрева плазмы, которые окружены общим бланкетом и радиационной защитой 5. Снаружи обмотки тороидального поля расположены обмотки индуктора и управляющих магнитных полей 6, Графики, приведенные на фиг.2, иллюстрируют временные зависимости тока индуктора 1ц , тока плазмы и 1 д соответственно в камерах 2 и 3,. тока в обмотке управления lynp и графиквыхода энергии .

Двухтактная схема работы реактора токамака реализуется следующим образом.

После вакуумной подготовки и напуска рабочей смеси в одну из камер, например в камеру 2, первоначально намагниченный индуктор начинают размагничивать и перемагничивать, при этом в камере 2 создается и поддерживается плазменный шнур с током Il, а в бланкете вырабатывается тепловая энергия, которая преобразуется далее в электрическую энергию. Затем в камере 2 наступает пауза, необходимая для откачки прореагировавшей смеси и подготовки ее к новому разряду. По окончании разряда в камере 2 создают плазменный шнур в камере-. 3, существующий в процессе возвращения индуктора ;к исходному состоянию и несущий электрический ток1, , обратный предыдущему, причем вакуумные условия для создания плазмы -в камере 3 подготавливают во время горения плазмы в камере 2, Последовательное формирование и удержание в равновесии плазмы то в одной, то в другой камере осуществляется с помощью внешних управляющих полей.

Преимуществом предлагаемого способа является уменьшение вредного влияния цикличности теплового режима бланкета и -повышение степени равномерности выхода энергии без существенного усложнения конструкции,Двухтактная схема, работы реактора токамака исключает необходимость перемагничивания индуктора в начальное

состояние перед каждым импульсом и позволяет производить вакуумную подготовку не работающей камеры в процессе горения плазмы в другой каме- ре. Формула изобретения

i. Способ получения энергии в I термоядерном реакторе токамаке и устройство для его осуществления, включающий вакуумную подготовку разрядной камеры и напуск рабочей смеси, начальное намагничивание индуктора, создание и поддержание плазмы в области тороидального поля при размагничивании и перемагничивании ин5 ДУктора в прис-утствии внешних управляющих магнитных полей, выработку тепловой энергии в бланкете, преобразуемую затем в электрическую энергию, паузу для откачки прореагироQ вавшей смеси и подготовки камеры к новому импульсу, а также для возвращения индуктора в исходное состояние, отличающийся тем, что, с целью уменьшения вредного влияния

цикличности теплового режима бланкета и повышения степени равномерности выхода энергии,работу реактора токамака осуществляют по двухтактной схеме, при которой По окончании разряда в одном плазменном ; шнуре создают второй плазменный шнур в области тороидального поля,существующий в процессе возвращения индуктора к исходному состоянию и несущий электрический ток, обратный предыдущему,причем вакуумные условия для создания второго плазменного шнура подготавливают во время горения плазмы в первом шнуре, а последовательное формирование и удержание в равновесии плазмы то

0 в одной, то в другой камере осуществляют с помощью внешних управляющих полей.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее системы

5 Д-ля создания тороидального и управляющих магнитных полей, индуктор, бланкет, радиационную защиту и тороидальную вакуумную разрядную камеру, отличающееся тем, что

Q разрядная камера выполнена из двух независимых идентичных камер, размещенных одна над другой и окруженных общим бланкетом и радиационной защитой.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Велихов Е.П., Глухих В.А. и др. Доклады Всесоюзной конференции по инженерным проблемам термоядерных реакторов. Ленинград, 28-30 июня

0 1977, T.i, Л;, НИИЭФА, 1977, с. 5.

2.Badger Bj et а2, - UWHAK-111; A nonciscular Tokamak Power Reactor Design,Vnirersity of Wisconsin Nuclear Engcineering Deparment Report

5 vWFDM-150 (1-976 r) (прототип) .

Фиг. f

., ... t

V- Hf«t: t

tv втш

ф1/г.2.