一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置，包括注锂管道内置热源的加热结构、热源的真空密封结构、液态锂的楔形密封结构设计。通过注锂管道内置热源，实现液态锂温度和流动性的有效控制；利用热源的真空密封结构可以维持液态锂注入系统的真空环境，保证液态锂不与空气中的O2、N2、H2O和CO2等发生反应；通过移动顶部波纹管控制液态锂的楔形密封结构，实现了聚变装置中液态锂注入通、断的控制。本发明专利技术提供了一种简单、经济、有效地解决聚变装置中液态锂第一壁材料的补充和更新，为未来聚变堆中液态锂第一壁的成功应用提供良好的技术基础。

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置
本专利技术涉及聚变反应堆
，尤其涉及一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置。
技术介绍
磁约束受控核聚变是解决人类能源及环境问题的重要途径之一。随着聚变装置的不断升级，等离子体与面对等离子体的壁材料(第一壁)的相互作用逐渐变强，由此引起壁材料的损伤及腐蚀加剧，严重影响聚变装置的运行安全。金属锂因具有优良的物理和化学性能而受到广泛关注，被选为面对等离子体第一壁的候选材料。研究表明液态锂第一壁与等离子体具有良好的兼容性，同时能改善等离子体性能，此外，液态锂能承受很高的表面热负荷且不易损坏，能有效保护基底材料。在托卡马克装置中，已开展了大量的关于液态锂第一壁研究工作，取得了丰硕的成果，但是也存在一定的困难性。原因有以下几点：1.锂是一种强化学活性的金属，极易与空气中的O2、N2、CO、H2O、CO2等杂质气体发生反应，造成污染。2.由于实验过程中锂的蒸发、溅射等会造成自身消耗损失，需要及时补充；但是，过量注入的高温液态锂溢出会对部件造成腐蚀或损伤。3.注锂管道长且细，加热丝外置固定困难，两者贴合不紧密，加热效率低，会造成局部温度较低，甚至堵塞管道；另外，外置的加热丝可能会烧坏周围诊断部件。目前，市场上很难找到一种加热效率高，具有良好真空密封性能，又能在聚变装置中控制液态锂注入通断的部件。因此，设计一种能有效补充锂源且保证锂不被污染的液态锂注入的密封结构显得极为重要。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置，包括有熔锂罐、储锂罐和两套分子泵机组，所述的储锂罐位于真空箱体内，在熔锂罐的外侧安装有加热装置，在熔锂罐的下方设有注锂管道，在熔锂罐和注锂管道的外侧还分别设有热电偶，所述的注锂管道的底部位于真空箱体内的储锂罐的上面，所述的两套分子泵机组分别与熔锂罐和真空箱体连接，在熔锂罐上设有投料口和氩气入口，氩气入口连接有高纯氩气充入管道，在氩气充入管道上安装有角阀，在熔锂罐上方固定安装有波纹管，在波纹管的上方固定安装有热源真空密封装置，在所述的熔锂罐内部设有铠装加热丝，所述的铠装加热丝的顶部冷端穿过波纹管并与热源真空密封装置固定连接，铠装加热丝的热端部分位于注锂管道内部，且伸入到真空箱体内部，所述的注锂管道的底端为锥形，铠装加热丝的底端为与注锂管底端相配合的倒锥形，当波纹管处于按压状态时，使铠装加热丝向下运动，铠装加热丝的底端堵住注锂管道的底端构成楔形密封结构，松开波纹管，波纹管复位，使铠装加热丝向上运动，铠装加热丝的底端与注锂管道的底端分开。所述的注锂管道是φ10×600mm，壁厚1mm的SUS316无缝管；所述的铠装加热丝尺寸为φ5.0×1000mm，冷端长200mm，外部使用SUS316无缝管，内部填充氧化镁粉绝缘，冷端用玻璃粉密封。所述的热源真空密封装置包括有中心均开有通孔的支座、密封塞、固定件和紧固螺帽，所述的支座的底端与波纹管的顶端固定连接，在支座的顶端开有倒锥形凹槽，支座的顶端外壁设有与紧固螺帽相匹配的外螺纹，所述的密封塞为与倒锥形凹槽相匹配的倒锥形氟橡胶密封塞，密封塞位于倒锥形凹槽内，所述的固定件为倒T型聚四氟乙烯固定件，固定件位于密封塞的上面，固定件的顶端穿过紧固螺帽的中心通孔，紧固螺帽依次盖住固定件和密封塞并拧紧在支座顶部的外螺纹处，所述的加热丝的顶端冷端从波纹管穿出后依次穿过支座、密封塞和固定件的中心通孔并通过密封塞和固定件的中心通孔的弹性挤压而固定。所述的支座采用SUS316材质，长60mm，中间开φ8通孔；所述的密封塞高度10mm，大圆直径15mm,小圆直径12mm,密封塞尺寸大于支座的倒锥形凹槽；紧固螺帽为SUS316材质。所述的波纹管的上下端均固定有CF16法兰，两个CF16法兰分别连接支座和熔锂罐。在所述的注锂管道上还安装有直线导入器。利用注锂管道内置热源的加热结构，可以有效控制管道内液态锂的温度和流动性；利用热源的真空密封结构，能够保证液态锂不会与空气中的O2、N2、H2O和CO2等发生反应而被污染；通过液态锂的楔形密封结构，实现了聚变装置中不使用阀门控制液态锂注入的通断。本专利技术的优点是：本专利技术是一种简单、经济、有效地解决聚变装置中第一壁材料（液态锂）的补充和更新，且不被污染，为未来聚变堆中液态锂第一壁的成功应用提供良好的技术基础。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2是热源的真空密封结构示意图。图3是液态锂的楔形密封结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置，包括有熔锂罐1、储锂罐2和两套分子泵机组3，所述的储锂罐2位于真空箱体4内，在熔锂罐1的外侧安装有加热装置5，在熔锂罐1的下方设有注锂管道6，在熔锂罐1和注锂管道6的外侧还分别设有热电偶7，所述的注锂管道6的底部位于真空箱体4内的储锂罐2的上面，所述的两套分子泵机组3分别与熔锂罐1和真空箱体4连接，在熔锂罐1上设有投料口8和氩气入口9，氩气入口9连接有氩气充入管道10，在氩气充入管道10上安装有角阀11，在熔锂罐1上方固定安装有波纹管12，在波纹管12的上方固定安装有热源真空密封装置13，在所述的熔锂罐1内部设有铠装加热丝14，所述的铠装加热丝14的顶部冷端穿过波纹管12并与热源真空密封装置13固定连接，铠装加热丝14的热端部分位于注锂管道6内部，且伸入到真空箱体4内部，所述的注锂管道6的底端为锥形，铠装加热丝14的底端为与注锂管6底端相配合的倒锥形，当波纹管12处于按压状态时，使铠装加热丝14向下运动，铠装加热丝14的底端堵住注锂管道6的底端构成楔形密封结构，松开波纹管12，波纹管12复位，使铠装加热丝14向上运动，铠装加热丝14的底端与注锂管道6的底端分开。所述的注锂管道6是φ10×600mm，壁厚1mm的SUS316无缝管；所述的铠装加热丝14尺寸为φ5.0×1000mm，冷端长200mm，外部使用SUS316无缝管，内部填充氧化镁粉绝缘，冷端用玻璃粉密封。所述的热源真空密封装置13包括有中心均开有通孔的支座15、密封塞16、固定件17和紧固螺帽18，所述的支座15的底端与波纹管12的顶端固定连接，在支座15的顶端开有倒锥形凹槽，支座15的顶端外壁设有与紧固螺帽18相匹配的外螺纹，所述的密封塞16为与倒锥形凹槽相匹配的倒锥形氟橡胶密封塞，密封塞16位于倒锥形凹槽内，所述的固定件17为倒T型聚四氟乙烯固定件，固定件17位于密封塞16的上面，固定件17的顶端穿过紧固螺帽18的中心通孔，紧固螺帽18依次盖住固定件17和密封塞16并拧紧在支座15顶部的外螺纹处，所述的铠装加热丝14的顶端冷端从波纹管12穿出后依次穿过支座15、密封塞16和固定件17的中心通孔并通过密封塞16和固定件17的中心通孔的弹性挤压而固定。所述的支座15采用SUS316材质，长60mm，中间开φ8通孔；所述的密封塞16高度10mm，大圆直径15mm,小圆直径12mm,密封塞16尺寸大于支座的倒锥形凹槽；紧固螺帽18为SUS316材质。所述的波纹管12的上下端均固定有CF16法兰19，两个CF16法兰19分别连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置，其特征在于：包括有熔锂罐、储锂罐和两套分子泵机组，所述的储锂罐位于真空箱体内，在熔锂罐的外侧安装有加热装置，在熔锂罐的下方设有注锂管道，在熔锂罐和注锂管道的外侧还分别设有热电偶，所述的注锂管道的底部位于真空箱体内的储锂罐的上面，所述的两套分子泵机组分别与熔锂罐和真空箱体连接，在熔锂罐上设有投料口和氩气入口，氩气入口连接有高纯氩气充入管道，在氩气充入管道上安装有角阀，在熔锂罐上方固定安装有波纹管，在波纹管的上方固定安装有热源真空密封装置，在所述的熔锂罐内部设有铠装加热丝，所述的铠装加热丝的顶部冷端穿过波纹管并与热源真空密封装置固定连接，铠装加热丝的热端部分位于注锂管道内部，且伸入到真空箱体内部，所述的注锂管道的底端为锥形，铠装加热丝的底端为与注锂管底端相配合的倒锥形，当波纹管处于按压状态时，使铠装加热丝向下运动，铠装加热丝的底端堵住注锂管道的底端构成楔形密封结构，松开波纹管，波纹管复位，使铠装加热丝向上运动，铠装加热丝的底端与注锂管道的底端分开。

【技术特征摘要】
1.一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置，其特征在于：包括有熔锂罐、储锂罐和两套分子泵机组，所述的储锂罐位于真空箱体内，在熔锂罐的外侧安装有加热装置，在熔锂罐的下方设有注锂管道，在熔锂罐和注锂管道的外侧还分别设有热电偶，所述的注锂管道的底部位于真空箱体内的储锂罐的上面，所述的两套分子泵机组分别与熔锂罐和真空箱体连接，在熔锂罐上设有投料口和氩气入口，氩气入口连接有高纯氩气充入管道，在氩气充入管道上安装有角阀，在熔锂罐上方固定安装有波纹管，在波纹管的上方固定安装有热源真空密封装置，在所述的熔锂罐内部设有铠装加热丝，所述的铠装加热丝的顶部冷端穿过波纹管并与热源真空密封装置固定连接，铠装加热丝的热端部分位于注锂管道内部，且伸入到真空箱体内部，所述的注锂管道的底端为锥形，铠装加热丝的底端为与注锂管底端相配合的倒锥形，当波纹管处于按压状态时，使铠装加热丝向下运动，铠装加热丝的底端堵住注锂管道的底端构成楔形密封结构，松开波纹管，波纹管复位，使铠装加热丝向上运动，铠装加热丝的底端与注锂管道的底端分开。2.根据权利要求1所述的一种用于聚变装置的带有密封结构的液态锂注入装置，其特征在于：所述的注锂管道是φ10×600mm，壁厚1mm的SUS316无缝管；所述的铠装加热丝尺寸为φ5.0×1000mm，冷端长200mm，外部使用SUS316无缝管，内部填充氧化镁粉绝缘，冷端用玻璃粉密...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄明，左桂忠，胡建生，孟献才，孙震，徐伟，钱玉忠，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34