【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及在强环向场中操作的紧凑型聚变反应堆。特别地,但并非排他性地,本专利技术涉及适于用作能源或者作为高效中子源的球形托卡马克反应堆,并且其具有等离子体约束系统,等离子体约束系统包括高温超导体(HTS)线圈。
技术介绍
产生聚变能所面临的挑战是非常复杂的。目前已经提出除托卡马克之外的许多替代装置,尽管还没有一个已产生任何与当前运行的最好的托卡马克(如JET)可比的结果。在开始建造有史以来最大及最昂贵(cl5bn欧元)的托卡马克ITER之后,世界核聚变的研究已经进入了新的阶段。到达商业核聚变反应堆的成功路线要求长脉冲、稳定运行结合高效率以使得发电具有经济效益。这三个条件特别难以同时达到,并且计划中的方案将需要对ITER和其它核聚变设施进行多年的实验研究,以及理论和技术研究。普遍预期的是通过这一路线发展的商业核聚变反应堆将不会在2050年之前建成。为了获得使发电具有经济效益(即功率输出比功率输入更多得多)所需的核聚变反应堆,常规的托卡马克必须是巨大的(如由ITER所例证),从而可以有足够多的能量约束时间(该时间大约与等离子体体积成比例),以致等离子体足够热以用于发生热聚变。WO2013/030554描述了一种替代方案,其涉及将紧凑球形托卡马克用作中子源或能源。球形托卡马克设计中的重要考虑是环向磁场的强度,BT,环向磁场由穿过中心柱的线圈产生。在本文献中,通过在环向场线圈中使用高温超导体材料(HTS)解决了下面这种挑 ...
【技术保护点】
一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈,所述核聚变反应堆包括环向等离子体腔室,所述环向等离子体腔室具有中心柱,所述环向场线圈包括穿过所述中心柱并且绕所述等离子体腔室的外侧经过的多个绕组;其中,每个绕组包括电缆,所述电缆包括多个堆叠的HTS带材,每个HTS带材包括一层或多层高温超导体材料;以及所述堆叠的HTS带材布置成使得当所述电缆穿过所述中心柱时,每个HTS带材的面平行于所述环向磁场。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.13 GB 1316334.0;2014.06.09 GB 1410195.01.一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈,所述核聚变反应堆包括环
向等离子体腔室,所述环向等离子体腔室具有中心柱,所述环向场线圈包括穿过所述中心
柱并且绕所述等离子体腔室的外侧经过的多个绕组;其中,
每个绕组包括电缆,所述电缆包括多个堆叠的HTS带材,每个HTS带材包括一层或多层
高温超导体材料;以及
所述堆叠的HTS带材布置成使得当所述电缆穿过所述中心柱时,每个HTS带材的面平行
于所述环向磁场。
2.根据权利要求1所述的环向场线圈,其中,所述HTS带材布置成使得在电缆穿过所述
中心柱时,在反应堆操作期间每个HTS带材的面基本上垂直于最大中子通量的方向。
3.一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈,所述核聚变反应堆包括环
向等离子体腔室,所述环向等离子体腔室具有中心柱,所述环向场线圈包括穿过所述中心
柱并且绕所述等离子体腔室的外侧经过的多个绕组;其中,
每个绕组包括电缆,所述电缆包括多个堆叠的HTS带材,每个HTS带材包括一层或多层
高温超导体材料;
所述HTS带材布置成使得在电缆穿过中心柱时,在反应堆操作期间每个HTS带材的面基
本上垂直于最大中子通量的方向。
4.根据前述权利要求中任一项所述的环向场线圈,其中,所述堆叠的HTS带材布置成使
得当电缆绕所述等离子体腔室的外侧经过时,所述堆叠的HTS带材扭转地绞合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的环向场线圈,其中,与所述中心柱的中心靠近地
经过的所述电缆中的至少一个电缆具有比离所述中心更远地穿过所述中心柱的电缆的截
面更小的截面。
6.一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈,所述核聚变反应堆包括环
向等离子体腔室,所述环向等离子体腔室具有中心柱,所述环向场线圈包括穿过所述中心
柱并且绕所述等离子体腔室的外侧经过的多个绕组;其中,
每个绕组包括电缆,所述电缆包括多个HTS带材,每个HTS带材包括一层或多层高温超
导体材料;以及
与所述中心柱的中心靠近地经过的所述电缆中的至少一个电缆具有比离所述中心更
远地穿过所述中心柱的电缆的截面更小的截面。
7.根据权利要求6所述的环向场线圈,其中,每个电缆包括多个堆叠的HTS带材。
8.根据前述权利要求中任一项所述的环向场线圈,其中,所述堆叠的HTS带材布置成使
得当所述电缆穿过所述中心柱时,每个HTS带材的面基本上平行于极向磁场。
9.根据权利要求6所述的环向场线圈,其中,每个电缆包括绕铜芯布置的多个HTS带材。
10.根据前述权利要求中任一项所述的环向场线圈,其中,所述HTS带材沿着所述带材
的纵向轴线预先压缩。
11.一种用于在核聚变反应堆中产生环向磁场的环向场线圈,所述核聚变反应堆包括
环向等离子体腔室,所述环...
【专利技术属性】
技术研发人员:阿兰·赛克斯,米哈尔·格瑞亚耐维奇,大卫·金厄姆,大卫·霍克沃斯,齐亚德·赫尔曼,斯蒂文·波尔,
申请(专利权)人:托卡马克能量有限公司,
类型:发明
国别省市:英国;GB
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