Устройство нагрева вакуумной камеры термоядерной установки токамак Советский патент 1984 года по МПК G21B1/00 

ров первого источника подключены к добавочному выходу схемы совпадения, а управляющие электроды тиристоров

второго источника через ключ подключены к добавочному выходу первого нуль-индикатора.

1 . УСТРОЙСТЮ НАГРЕВА ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ ТЕРМОЯДЕРНОЙ УСТАНОВКИ ТОКАМАК, содержащее источник индукционного нагрева тороидальной части камеры, составленной из сильфонных элементов и соединительных колец, источник омического нагрева внешних патрубков камеры, блок сравнения, блок программы, источник опорного напряжения , блок измерения и преобразования температуры силь- , фона, кольца и патрубка в напряжение , коммутаторы исрочников индукционного и омического нагрева, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и увеличения надежности, введена схема сравнения, а блок сравнения выполнен в виде четьфех нуль-индикаторов, первые входы цвух из которых соединены с выходом блока измерения и преобразования температуры сипьфона в напряжение, а каждый из вторых входов присоединен к собственному источнику ступенчатого напряжения блока программы, выход первого нуль-индикатора соеди- нен с отключающим, а выход второго нуль-индикатора - с включающим входами коммутатора источника индукционного нагрева, при этом первые входы третьего и четвертого нульиндикаторов соединены с выходами блока измерения и преобразования температуры в напряжение включенных последовательно и встречно соответственно сильфонных элементов и соединительного кольца, сильфона и патрубка попарно, а вторые входы присоединены к источнику опорного напряжения , причем выходы этих нульиндикаторов соединены с входами схемы совпадения, выход которой под,ключен к включающим входам коммутаторов источников индукционного и омического нагрева. (Л 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что между схемой совпадения и третьим и четвертым нуль-индикаторами введен со блок запрета, источники ступенчатого напряжения блока программы высо полнены в виде tn-звенной тиристорел но-пересчетной схемы, где т- число температурных ступеней процесса 00 нагрева, с выходным резистором включенным в общую шину питания тиристоров, с регулировочными резисторами и импульсными трансформаторами в анодах тиристоров,,причем вторичные обмотки импульсных трансформаторов первого источника через . элемент ИЛИ подключены к запирающему входу блока запрета, а вторичные обмотки импульсных трансформаторов второго источника через второй элемент ИЛИ подключены к разрешающему входу блока запрета, при этом управляющие электроды тиристо

Изобретение относится к области электрофизических установок, в частности к конструкциям систем термоядерных установок токамак.

Известна система нагрева вакуумной камеры установки токамак СО содержащая независимые источники индукздионного и омического нагрева, преобразователь темпера:туры в напряжение и коммутаторы источников нагрева. Коммутация источников нагрева производится оператором по показаниям приборов, контролирующих температуру нагреваемых элементов в вакуумной камере.

Недостаток такой системы заключается в субъективности контроля температуры элементов камеры и температурног перепада между ними, в результате чего в зонах соединения элементов камеры, имеюпщх различные массу, механическую жесткость и скорость нагрева, могут появляться недопустимо большие пластические деформации..

Известно устройство нагрева вакуумной камеры термоядерной установки токамак, содержащее источник индукционного нагрева тороидальной части камеры, составленный из сильфонных элементов и соединительных колец, источник омического нагрева внешних патрубков камеры, блок сравнения, блок программы с источником ступенчатого напряжения, источник опорного напряжения, блок измерения и преобразования температуры сильфона кольца и патрубка в напряжение,

коммутаторы источников ИНДУКЦИОННО. го и омического нагрева 12.

Однако известное устройство не обладает достаточной надежностью и не обеспечивает быстрый и равномерный нагрев камеры.

Цель изобретения - повьшение надежности устройства, уменьшение перецадов температуры между элементами камеры и сокращение времени нагрева камеры.

Цель достигается тем, что в известном устройстве нагрева вакуумной камеры термоядерной установки токамак, содержащем источник индукЩ1ОННОГО нагрева тороидальной части камеры, составленный из сильфонных элементов и соединительных колец, источник омического нагрева внешних патрубков камеры, блок сравнения, блок программы с источником ступенчатого напряжения, источник опорного напряжения, блок измерения и преобраЗования температуры сильфoнaj кольца и патрубка в напряжение , коммутаторы источников индукционного и омического нагрева, введена схема сравнения, блок сравнения вьшолнен в виде четырех нульиндикаторов , первые входы двух из которых соединены с выходом блока измерения и преобразования температуры сильфона в напряжение, а каждый из вторых входов присоединен к выходному резистору собственного источника ступенчатого напряжения блока программы, выход первого нульиндикатора соединен с отключающим, а выход второго нуль-индикатора с вк|1ючающим входами коммутатора источника индукционного нагрева, при этом первые входы третьего и чевертого нуль-индикаторов соединены с выходами блока из1 ерения и преобразования температуры в напряжение включенных последовательно и встреч но соответственно сильфонных элементов и соединительного кольца, , сильфона и патрубка попарно, а вторые входы присоединены к источнику опорного напряжения, пропорционального допустимой разности температур сопряженных элементов камеры, приче выходы этих нуль-индикаторов соединены с входами схемы совпадения, выход которой подключен к включающим входам коммутаторов источников индукционного и омического нагрева I Кроме TorOj между схемой совпадений и третьим и четвертым нуль-инди каторами введен блок запрета, источники ступенчатого напряжения . блока программы выполнены в виде п-звенных тиристорно-пересчетных суцеы (где гп -число температурных ступеней процесса нагрева) с выходным резистором, включенным в об|цую шину питания тиристоров, с регулировочными резисторами и импульсны ми трансформаторами в анодах тиристоров , причем вторичные обмотки импульсных трансформаторов первого источника через элемент ИЛИ подключены к запрещшощему входу блока запрета, а вторичные обмотки импульсных трансформаторов второго источника через элемент ИЛИ подключены к разрешакяцему входу блока запрета, при этом управлякш(ие электроды тиристоров первого источника подключены к добавочному выходу схемы совпадения, а }травляю1цие. электроды тиристоров второго источника через ключ подключены к добавочному выходу первого нуль-индакатора. На чертеже представлена схема устройства, содержащая блок 1 измерения и преобразования температуры в напряжение, элементы 2, 3 и 4 измерения и преобразования температуры в напряжение соответствеано для сйльфона, соединительного кольца и патрубка, блок 5 сравне- , ния, нуль-индикаторы 6 и 7 сравнения напряжения, пропорционального, абсолютной температуре сйльфона, с напряжением источников ступенчвтого напряжения блока программы, нуль-индикаторы сравнения с заданным опорным источником разностных напряжений, пропорциональных разнос ти температур, соответственно сильфонных элементов и соединительного кольца, сйльфона 8 и патрубка 9, источник опорного напряжения, пропо ционального допустимой разноьтн тем ператур сопряженных элементов 10, блок 11 запрета схема 12 совпадения коммутаторы источников соответствен но индукционного нагрева тороидальной части камеры и омического нагрева патрубков 13 и 14, источники .15 и 16 соответственно индукционного нагрева тороидальной части камеры и омического нагрева патрубков, блок 17 программь, источники 18 и 19 ступенчатого напряжения блока программы, выходные резисторы 20 и 21 источников ступенчатого напряжения, ре-гулировочные резисторы 22-25, ,.. л , источников ступенчатого напряжения, импульсные трансформаторы 26-29, ... л. , элементы ИЖ 30 и 31, ключ 32. Ведущим звеном, по которому ведется нагрев вакуумной камеры, является сильфон, постоянная времени нагрева которого значительно меньше, чем постоянные времени нагрева массивных, соединительных колец и внешних патрубков. Для уменьшения температурного перепада между элементами камеры сильфон нагревается ступенями через заданные температурные интервалы, величина которых ограничена допустимой величиной деформаций краевых гофров сильфонов и задается программой изменения напряжения источника 18. При нажатии кнопки Вкл включаются источники. 15 и 16 индукционного нагрева (св. 33) и омического нагрева патрубка (ев, 34),-а также тиристор первого звена тиристорно-пересчетной схемы (св. 35) источника 18 ступенчатого напряжения. При этом с выходного резистора 20 на вход нуль-индикатора 6 блока 5 сравнения поступает опорное напряжение (св. 36), соответствующее первой ступени нагрева сипьфона и верхнему пределу термоЩ1клирования сйльфона. Сигнал со вторичной обмотки трансформатора 26 (св. 37) через элемент 30 поступает на запрещакщий вход (св. 38) блока 11 запрета, блокируя вход схемы 12 совпадения. При нагреве сйльфона до температуры первой ступени нуль-индикатор 6 вырабатывает команду отключения индукционного нагрева, поступающую на коммутатор источника индукционного нагрева 13 (св. 39). Одновременно с добавочного выхода нуль-индикатора 6 импульсный сигнал через ключ 32 включает тиристор 1-го звена тиристорно-пересчетной схемы источника 19 (св. 40, 41). При этом с выходного резистора 21 на вход нуль-индикатора 7 поступает опорное напряжение, соответствующее нижнему пределу термоциклирования сильфона (св. 42). Это напряжение регулировочным резистором 24 устанавливается ниже уровня напряжения первой ступени источника 18 на величину, соответствующую амплитуде термоциклирования сильфона, Крме того, импульсный сигнал с вторичной обмотки трансформатора 23 (св. 43) через элемент 31 поступает на разрешающий вход блока 11 запрета (св. 44), деблокируя вход схемы 12 совпадения и подготавливая ее к приму сигналов с нуль-индикаторов 8 и 9. Выравнивание температуры сильф нов и примыкающих к нему массивных соединительных колец сопровождается понижением температуры сильфона. При снижении температуры сильфона до нижнего предела термоциклирования нуль-индикатор 7 вьфабатывает команду на включение источника 15 индукционного нагрева (св. 45 с целью восстановления первоначальной температуры сильфона. Частота подобных циклов включения - отключения источника индукционного нагрева практически выбирается минимал ьноГ; возможной и определяется установленной мощностью источника и заданной амплитудой термоциклирования сильфона, а продолжительность зависит в конечном счете от темпа нагрева соединительных колец и от допустимой величины температурного перепада между сильфоном и соединительным кольцом. Ключ 32 пропускает только первый импульсный сигнал с нуль-индикатора 6 на каждой из ступеней нагрева, поэтому в периоды термоциклирования уровень выходного напряжения с источника 19 не изменяется. По мере выравнивания температур сильфона и соединительного кольца в период термоциклирования разностный сигнал от элементов 2 и 3 на входе нуль-индикатора 8 (св. 46, 47) достигает величины опорного напряжения источника 10 (св. 48). При этом нуль-индикато 8 вьфаба тывает сигнал, поступающий через блок запрета на вход схемы 12 совпадения (св. 49, 50). Аналогично, по мере приближения температуры патрубка, нагреваемого от источника омического нагрева, к температуре сильфона, разностный сигнал ОТ элементов 2 и 4 (св. 51, 52) также достигает величины опорного напряжения источника 10 (св. 53)° при этом нуль-индикатор 9 вьфабатывает сигнал, .поступающий через блок запрета на второй вход схемы 12 совпадения (св. 54, 55). При наличии сигналов на обоих входах схема совпадения через коммутйторы 13 и 14 включает источники индукционного и омического нагрева (св. 56). Одновременно сигнал со второго выхода схемы совпадения (св. 57) включает тиристор второго звена источника 18. При этом с выходного резистора 20 на вход, нульиндикатора 6 поступает опорное напряжение , соответствующее второй ступени нагрева сильфона (верхнему пределу его термоциклирования). Vbtпульсньй сигнал со вторичной обмотки трансформатора 27 (св. 58) через элемент 30 поступает на запрещающий вход блока запрета 11, блокируя входы схемы совпадения до момента прогрева сильфона до верхнего предела термоциклирования второй ступени. В указанный момент нуль-индикатор 6 формирует команду отключения источника 15 индукционного нагрева, импульсный сигнал включения тиристора 2-го звена тиристорно-пересчетной схемы источника 19 изменяя таким образом опорное напряжение на входе нуль-индикатора на уровень, со.. ответствующий нижнему пределу тер- моциклирования сильфона. При этом импульсный сигнал с вторичной обмотки трансформатора 29 через элемент 31 поступает на разрешающий вход

блока запрета 11 , подготавливая схему 12 совпадения. Далее процессы повторяются.

Экономическая эффективность изобретения заключается в устранении аварийных ситуаций, связанных с нарушением герметичности, и в сокращении числа переборок камеры и установки в целом.

.- внагрдзиу , 8 нагрузку