Устройство для откачки реактора-токамака Советский патент 1988 года по МПК G21B1/00 

О) 00

со

00 Изобрртрние относится к Электрофизическому аппаратостроению, а более конкретно - к устройствам для откачки .плазменных установок и может быть использовано в термоядерных реакторах-токамаках. Известны высокопроизводительные откачные устройства с быстротой действия 10 л/с, используемые для откачки газов в экспериментальных термоядерных установках путем, например сорбции на пленках активного металла охлаждаемых до температуры жидкого . азота. При переходе к термоядерным установкам реакторных масштабов значительно возрастает величина газовой нагрузки, а продолжительность откачки разрядной камеры в промежутке меж ду рабочими импульсами уменьиается до нескольких секунд. В этих условия требуемая быстрота действия высоковакуумных откачных средств достигает 10 л/с и может быть реализовано только насосами поверхностного действия . В большинстве проектов ТЯР для вы соковакуумной откачки предполагается использовать криогенные насосы. Одна ко, если откачку изотопов водорода можно эффективно вести путем конденсации на криопанелях, охлазкдаемьт, например жидким гелием, то для откач ки газообразного гелия требуются более сложные и дорогостоящие устройства откачки - криосорбционные. Крио сорбентами могут служить минеральные вещества с развитой поверхностью или предварительно сконденсировантше на криоповерхности газы, такие как СО, HjO, Ar и т.п. При откачке Шёси газов используются криогенные насосы внутреннее пространство которых разделено на зоны с различной температу рой криопанелей. Известно устройство для откачки рёактора-токамака, содержшцее корпус с присоединительным патрубком, разме щенные в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения и устройство для нанесения газа-сорбента. Поскольку вероятность пролета молекул через экран составляет 0,3, криопанелей, размещенных за этими экранами необходимо увеличить р 3 раза по сравнению с расчетным значением. При откачке ТЯР использование насосов с последовательно расположенныйи зонами охлаждения приводит к необходимости увел1тения площади криоповерхности до величины 10 м. При этом размеры насоса становятся соизмеримьтми с размерами реактора. Целью предполагаемого изобретения являете устранение укйзанйого недостатка, уменьшение площади криопанелей, габаритов и веса откачного устройства, а также расхода хладагента. Для достижения этой цели в известном устройстве, содержащем корпус с присоединительным патрубком и размещенные в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения, и устройство для нанесения газа-сорбента, зоны охлаждения разнесены по азимуту относительно , входного патрубка насоса. При этом напротив патрубка, в пределах телесного угла, образованного ;векторами скоростей частиц, истекающих из него размещены криопанели со сравнительной высокой температурой для откачки изотопов водорода, а вне пределов этого угла размещены криопанели со сравнительно низкой температурой дпя откачки, в основном гелия Криопанели для откачки изотопов водорода защищены тепловыми экранами, охла даемыми жидким азотом. Наружные экраны выполнены сплошнь1ми, а внутренние - жалюзийными. Криопанели для откачки гелия защшцены только наружными сплошными экранами. Указанное размещение криопанелей позволяет не защищать экранами криопанели, расположенные в теневой относительно входного патрубка области, что в свою очередь, позволяет уменьшить площадь криопанелей, снизить весогабаритные .характеристики откачного устройства, сократить расход хладагента. На чертеже изображен общий вид устройства для откачки в разрезе. В цилиндрическом корпусе 1, снабженном присоединительным патрубком 2, расположены криопанели со сравнительно высокой температурой 3 и криопанели со сравнительно низкой температурой 4. Криопанели 3 и 4 защищены от корпуса 1 сплошными теплозащитными экранами 5, охлаждаемыми азотом. Криопанели 3 защищены кроме этого изнутри жалюзийными экранами, охлаждаемыми жидким азотом. Над откачивающей поверхностью криопанелей 3 и 4 расположено устройство для нанесения слоя газа-сорбента 7.

При работе устройства для откачки производится 3ахолаживание.экранов 5 и 6, а затем криопанелей 4 и 3 до рабочей температуры. С помощью устройства для нанесения газа-сорбента 7 на криопанелях 3 и 4 конденсируется слой газа, играющий роль геттера для изотопов водорода и гелия. Из разрядной камеры реактора-токамака через присоединительньй патрубок 2 в корпус наооса 1 поступает газовая смесь. Газ попадает на жалюзийные зкраны 6 и охлаждается до температуры жидкого азота. Большая часть изотопов водорода к примесных газов откачивается на криопанелях 3. Поскольку температура криопанелей 3 сравнительно высока, гелий на них не откачивается, а захватывает на крйбпанелях 4, имеющих более низкую температуру. При регенерации откачного устройства сначала производится отепление криопанели 4, при этом выделяется и удаляется из насоса гелий с примесью изотопов водорода.

Далее производится отепление криопанели 3. Вьщеляющаяся при этом смесь зо непрерывном режиме.

изотопов водорода перекачивается в тритиевый контур.

В предлагаемой конструкции устройства для откачки относительное расположение криопапёлей с различной температурой исключает прямое попадание газового потока на криопанели с более низкой температурой, размещенные в теневой относительно входного патрубка части корпуса. При этом созда ется возможность не защищать зти криопанели изнутри жалюзийными экранами. Отсутствие экранов позволяет сократить в 3 раза ллощадь криопанелей при сохранении быстроты действия. Кроме этого, откачка изотопов водорода и гелия на различных криопанелях создает возможность для начального разделения газов при регенерации путем поочередного отепления криопанелей, что имеет принципиальное значение для термоядерных установок, работающих с замкнутым тритиевым циклом.

Областью применения предполагаемого изобретения могут быть крупные электрофизические установки с высокопроизводительной системой откачки смеси газов, работающие в дли1ельном квази776333

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКАЧКИ РЕАКТОРА-ТОКАМАКА, содержащее корпус с присоединительным патрубком, размещеннь1е в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения и устройство для нанесения газа-сорбента, отличающееся тем, что, с целью уменьшения площади криопанелей и соответствующего уменьшения габаритов и веса устройства для откачки и уменьшения расхода хладагента, зоны охлаждения разнесены по азимуту относительно входного патрубка.насоса таким образом, что напротив патрубка, в пределах телесного угла, образованного векторами скоростей частиц, истекающих из него размещены криопанели для откачки изотопов водорода, а вне пределов указанного телесного угла размещены криопанели для откачки, в основном гелия, причем криопанели для откачки гелия выполнены в виде незащищенных изнутри жалюзийными тепловыми экрасл нами пове1)ХнЬстей.