一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台制造技术

本发明专利技术公开了一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，包括有真空室、冷却回路系统、聚变堆内部部件驱动机构、真空抽气系统、高功率电子枪、部件实验监测系统。真空室由真空腔和前后可移动端盖组成，前后端盖可以沿轨道运动，真空腔腔壁布置冷却夹层，通过冷却回路系统对运行时产生的热量进行冷却，聚变堆内部部件驱动机构驱动内部平台上的聚变堆内部部件直线运动和周向旋转。本发明专利技术能够提供高真空环境和高功率电子束，简化了聚变堆内部部件的直线运动和周向旋转，能够确保实验数据的完整采集。

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台
本专利技术涉及聚变堆部件测试装置领域，具体是一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台。
技术介绍
研究磁约束托卡马克核聚变堆终极目标是利用聚变发电，解决人类日益凸显的能源危机问题。包层和偏滤器作为托卡马克装置（如ITER装置等）中直接面对等离子体的内部部件，其性能的优劣是整个聚变装置运行成败的关键。结合聚变堆内部高温、高辐射热、高能中子辐照及电磁等复杂的运行环境，其内部部件应具备的性能如下：a）承受来自中心等离子体的热流，第一壁表面热流密度达几兆瓦每平方米局部可达几十兆瓦每平方米，从而导致包层及偏滤器第一壁表面的温度分别可达到几百甚至上千摄氏度，在如此高的温度下，一般材料都无法承受，因此，内部部件需具备承受高温自冷却性能；b）承受来自中心等离子体的粒子流，高能粒子越过刮削层与第一壁表面材料相互作用引起物理溅射，减少了第一壁使用寿命，增加了维护次数等，因此，内部部件第一壁表面材料需具备低溅射性能；c）聚变堆运行时，在非正常情况下，可能发生等离子体破裂（主破裂-MD、垂直位移事件-VDE）事件，由于等离子体具有较大内能，破裂时这些能量将消耗在堆内部件上，致使第一壁表面会产生极大的瞬间电磁力载荷，对结构造成冲击，因此，内部部件需具有能承受巨大电磁力的能力。目前，聚变堆内部部件有多种不同的形式，如：水冷包层和水冷偏滤器，氦冷包层和氦冷偏滤器等，而这么多的形式，到底哪一种在能满足上述性能要求的前提下结构冷却效果最优、使用寿命最长、结构能承受的电磁力最大等，国内还没有一个装置或平台可以验证聚变堆内部部件性能的优劣。因此，本专利技术致力于弥补国内的空白，设计了一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台。该平台主要以聚变堆内部部件包层和偏滤器为着眼点，研究包层和偏滤器的基本性能，重点验证第一壁热工性能与高温高压冷却剂（水冷和氦冷）的关系以及原型部件在高热负荷下（热负荷可达稳态10MW/m2，瞬态20MW/m2）的制造工艺等。本平台具有集成功能强、提供热负荷高、操作简单方便等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，以实现验证面对等离子单元承受高热负荷能力与高温高压冷却剂的关系以及聚变堆内部部件的制造工艺的目的。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：包括真空腔，真空腔轴向两端腔口分别可拆卸密封盖合连接有端盖，真空腔外对应每个端盖分别设有平行于真空腔轴向的轨道，每个端盖分别滑动装配于对应的轨道上，真空腔内沿轴向设有滑道，滑道一端连接于对应方向的端盖，滑道上滑动装配有用于承载待测聚变堆内部部件的内部平台，真空腔还配备有聚变堆内部部件驱动机构，由聚变堆内部部件驱动机构驱动内部平台在滑道上直线运动及在圆周方向转动，真空腔顶部设有电子枪入口、监测口，真空腔上方设有电子枪和部件实验监测系统，其中电子枪的枪口通过真空腔顶部的电子枪入口通入真空腔内，部件实验监测系统的监测部通过真空腔顶部的监测口通入真空腔内，还包括抽真空系统，抽真空系统与真空腔内部连通，由抽真空系统对真空腔内部抽真空。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：所述真空腔轴向两端腔口分别通过密封法兰与对应的端盖可拆卸密封盖合连接。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：每个端盖分别连接有滑座，滑座滑动安装在端盖对应的轨道上。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：还包括人员操作平台，人员操作平台架设于真空腔上方，人员操作平台上对应于真空腔顶部电子枪入口的位置挖空，挖空处两对称侧分别设有电子枪支撑平台，电子枪固定于电子枪支撑平台上，且电子枪的枪口穿过挖空处后，通过真空腔顶部的电子枪入口通入真空腔内，人员操作平台上还设有电子枪控制系统，电子枪控制系统与电子枪控制连接。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：每个电子枪与竖直面的夹角均小于或等于18度。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：所述真空腔顶部设有向上凸起且封闭的颈口，该颈口伸入人员操作平台的挖空处，电子枪入口、监测口分别设于颈口顶部。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：所述部件实验监测系统包括红外热像仪、双比色测温、高清CCD相机、X射线功率沉积分布监测系统、热偶测温系统、电阻应变测量系统、光纤光栅测量系统，其中红外热像仪的探测头、双比色测温的测量头、高清CCD相机的镜头、X射线功率沉积分布监测系统的探测头、热偶测温系统的测量部、电阻应变测量系统的测量部、光纤光栅测量系统的测量部共同作为部件实验监测系统的监测部。所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：所述真空腔的腔壁中有冷却夹层，其中一个端盖上设有冷却回路系统，由冷却回路系统连接冷却夹层和外部冷源。与现有技术相比，本专利技术的优点为：本专利技术所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，能够提供高真空环境和高功率电子束，可沿轨道移动的端盖与内部平台连接，方便了聚变堆内部部件的装配和维修工作，真空驱动机构简化了聚变堆内部部件的直线运动和周向旋转，完备的部件实验监测系统能够确保实验数据的完整采集。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的真空室内部结构示意图。图3为本专利技术的真空室端盖打开状态示意图。图4为本专利技术的聚变堆内部部件驱动机构及滑架部分连接示意图。图5为本专利技术的人员操作平台及电子枪支撑平台结构示意图。图6为本专利技术聚变堆内部部件驱动机构整体结构示意图。图7是本专利技术聚变堆内部部件驱动机构中下平台结构示意图。图8是本专利技术聚变堆内部部件驱动机构中上平台及载物平台结构示意图。图9是本专利技术聚变堆内部部件驱动机构中上平台驱动机构动作原理示意图。图10是本专利技术聚变堆内部部件驱动机构中下平台驱动机构动作原理示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。如图1-图10所示，一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，包括真空腔1，真空腔1轴向两端腔口分别可拆卸密封盖合连接有端盖2、3，真空腔1外对应每个端盖分别设有平行于真空腔1轴向的轨道13，每个端盖分别滑动装配于对应的轨道13上，真空腔1内沿轴向设有滑道14，滑道14一端连接于对应方向的端盖2，滑道14上滑动装配有用于承载待测聚变堆内部部件的内部平台15，真空腔1还配备有聚变堆内部部件驱动机构5，由聚变堆内部部件驱动机构5驱动内部平台15在滑道14上直线运动及在圆周方向转动，真空腔1顶部设有电子枪入口、监测口，真空腔1上方设有高功率电子枪6和部件实验监测系统8，其中电子枪6的枪口通过真空腔1顶部的电子枪入口通入真空腔1内，部件实验监测系统8的监测部通过真空腔1顶部的监测口通入真空腔1内，还包括抽真空系统11，抽真空系统11与真空腔1内部连通，由抽真空系统11对真空腔1内部抽真空。真空腔1轴向两端腔口分别通过密封法兰与对应的端盖2、3可拆卸密封盖合连接。每个端盖分别连接有滑座15，滑座15滑动安装在端盖对应的轨道13上。还包括人员操作平台10，人员操作平台10架设于真空腔1上方，人员操作平台10上对应于真空腔1顶部电子枪入口的位置挖空，挖空处两对称侧分别设有电子枪支撑平台7，电子枪6固定于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：包括真空腔，真空腔轴向两端腔口分别可拆卸密封盖合连接有端盖，真空腔外对应每个端盖分别设有平行于真空腔轴向的轨道，每个端盖分别滑动装配于对应的轨道上，真空腔内沿轴向设有滑道，滑道一端连接于对应方向的端盖，滑道上滑动装配有用于承载待测聚变堆内部部件的内部平台，真空腔还配备有聚变堆内部部件驱动机构，由聚变堆内部部件驱动机构驱动内部平台在滑道上直线运动及在圆周方向转动，真空腔顶部设有电子枪入口、监测口，真空腔上方设有电子枪和部件实验监测系统，其中电子枪的枪口通过真空腔顶部的电子枪入口通入真空腔内，部件实验监测系统的监测部通过真空腔顶部的监测口通入真空腔内，还包括抽真空系统，抽真空系统与真空腔内部连通，由抽真空系统对真空腔内部抽真空。

【技术特征摘要】
1.一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：包括真空腔，真空腔轴向两端腔口分别可拆卸密封盖合连接有端盖，真空腔外对应每个端盖分别设有平行于真空腔轴向的轨道，每个端盖分别滑动装配于对应的轨道上，真空腔内沿轴向设有滑道，滑道一端连接于对应方向的端盖，滑道上滑动装配有用于承载待测聚变堆内部部件的内部平台，真空腔还配备有聚变堆内部部件驱动机构，由聚变堆内部部件驱动机构驱动内部平台在滑道上直线运动及在圆周方向转动，真空腔顶部设有电子枪入口、监测口，真空腔上方设有电子枪和部件实验监测系统，其中电子枪的枪口通过真空腔顶部的电子枪入口通入真空腔内，部件实验监测系统的监测部通过真空腔顶部的监测口通入真空腔内，还包括抽真空系统，抽真空系统与真空腔内部连通，由抽真空系统对真空腔内部抽真空。2.根据权利要求1所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：所述真空腔轴向两端腔口分别通过密封法兰与对应的端盖可拆卸密封盖合连接。3.根据权利要求1所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：每个端盖分别连接有滑座，滑座滑动安装在端盖对应的轨道上。4.根据权利要求1所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：还包括人员操作平台，人员操作平台架设于真空腔上方，人员操作平台上对应于真空腔顶部电子枪...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷明准，李波，卯鑫，宋云涛，陆坤，沈俊松，徐淑玲，尹洲，徐坤，汪键，龚正，
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