一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件制造技术

本发明专利技术属于聚变堆贯穿件技术领域，具体涉及一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件；第一层电绝缘约束结构通过隔套与第二层电绝缘约束结构串联连通构成电绝缘约束结构；ITER法兰为圆盘结构，ITER法兰中心加工有通孔，法兰管为圆柱筒状结构，法兰管穿过ITER法兰中心的通孔，ITER法兰焊接在法兰管中段；法兰管右段伸入大气侧，CP法兰上加工有多个螺栓孔，ITER法兰紧固螺栓穿过CP法兰上加工的多个螺栓孔，将ITER法兰安装在约束壁垒CP法兰真空侧；法兰管右端端部设置导向金属管，电绝缘约束结构设置在法兰管内，带电水管从右至左依次穿过导向金属管，第一层电绝缘约束结构和第二层电绝缘约束结构伸出法兰管通入真空侧。

A Series Charged Waterway Penetrator for Fusion Reactor Vacuum Side

【技术实现步骤摘要】
一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件
本专利技术属于聚变堆贯穿件
，具体涉及一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件。
技术介绍
在氘氚聚变堆中，水、电穿透约束壁垒的贯穿件，以及带电冷却水回路的贯穿件是聚变堆工程的常用的重要部件之一。由于聚变堆是工作在氘氚聚变等离子体的工作环境下，工作环境恶劣，如：高温、放射性辐照、热冲击和机械冲击，以及各种核安全要求：氚和放射性约束的安全等级、地震安全等级、真空等级、氚分类和远程机械手操作分类等级要求，使得普通工业(真空设备)中的水、电贯穿件无法满足聚变堆工程需求。以ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor，国际热核聚变实验堆)中的辉光放电清洗系统为例。该系统在辉光放电清洗时，电极的动力电是借用电极冷却水管馈入。水路的最高电压1.5～4.5kV，馈入电流30A，辉光放电的工作气体为He、H2或D2，工作气压在10-3～15Pa，冷却水是入口水温为240℃/水压4.4MPa的过热水，约束壁(真空室)的温度为200℃；在氘氚聚变放电期间，入口水温为70℃/水压4.0MPa，约束壁(真空室)温度～70℃，工作气体为H2、D2和T2，本底气压为10-5Pa(H2、D2和T2)，本底杂质气体分压强为10-7Pa；在装置内漏水事故中，装置内的最高压强为0.15MPa，在SL-2的地震期间和地震之后保证约束的完整性。因此，要求贯穿件保证：1)贯穿件的电绝缘要求：a)绝缘件材料本身的电绝缘要求；b)气体放电；c)耐中子辐照；2)在正常运行和各种事故中放射性物质约束的安全可靠性，承受各种运行和事故负载，实时监测约束结构的完整性；保证贯穿件在高温运行中释放的气体满足聚变堆对贯穿件放气量的要求，不影响聚变等离子体约束性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，能够承受聚变装置运行和各种事故产生的各种负载，并保证放射性约束的完整性。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：本专利技术一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，该贯穿件包括第一层电绝缘约束结构，第二层电绝缘约束结构，隔套，导向金属管，法兰管，ITER法兰和ITER法兰紧固螺栓；所述第一层电绝缘约束结构通过隔套与第二层电绝缘约束结构串联连通构成电绝缘约束结构；所述ITER法兰为圆盘结构，ITER法兰中心加工有通孔，所述法兰管为圆柱筒状结构，所述法兰管穿过ITER法兰中心的通孔，ITER法兰焊接在法兰管中段；所述法兰管右段伸入大气侧，CP法兰上加工有多个螺栓孔，ITER法兰紧固螺栓穿过CP法兰上加工的多个螺栓孔，将ITER法兰安装在约束壁垒CP法兰真空侧；所述法兰管右端端部设置导向金属管，所述电绝缘约束结构设置在法兰管内，带电水管从右至左依次穿过导向金属管，第一层电绝缘约束结构和第二层电绝缘约束结构伸出法兰管通入真空侧。第一层电绝缘约束结构包括第二金属环，第一陶瓷管，第一金属环，第一过渡环，第一波纹管和第一端头；所述第一端头为圆柱筒体结构，第一端头左侧面设有凸环，第一端头左侧面凸环与第一波纹管连接；所述第一陶瓷管右端通过第一金属环与第一过渡环连接，第一过渡环通过第一波纹管与第一端头连接；所述第一金属环，第一陶瓷管，第一过渡环，第一波纹管和第一端头同心连通；所述第一陶瓷管左端通过第二金属环与隔套封装；所述第一陶瓷管通过无氧铜真空钎焊技术或氢炉钎焊技术与第一金属环和第二金属环封装。第二层电绝缘约束结构包括第三金属环，第二陶瓷管，第四金属环，第二过渡环，第二波纹管和第二端头；所述第二端头为圆柱筒体结构，第二端头右侧面设有凸环，第二端头右侧面凸环与第二波纹管连接；所述第二陶瓷管左端通过第四金属环与第二过渡环连接，第二过渡环通过第二波纹管与第二端头连接；所述第四金属环，第二陶瓷管，第二过渡环，第二波纹管和第二端头同心连通；所述第二陶瓷管右端通过第三金属环与隔套封装；所述第二陶瓷管通过无氧铜真空钎焊技术或氢炉钎焊技术与第三金属环和第四金属环封装。所述第一端头外径小于法兰管内径，所述第二端头外径大于法兰管外径，所述电绝缘约束结构第一端头从左至右穿入法兰管内，第二端头焊接在法兰管左端；所述导向金属管设置在法兰管右端端部，压紧第一端头；所述带电水管从导向金属管伸入，依次穿过第一端头，第一波纹管，第一过渡环，第一陶瓷管，隔套，第二陶瓷管，第二过渡环，第二波纹管和第二端头，从第二端头左端伸入真空侧。该贯穿件还包括支撑定位盘，支撑框架，周向定位键，绝缘陶瓷件，第三陶瓷管，销和弹簧垫片组；所述支撑框架为圆柱筒结构，支撑框架底面中心加工有通孔，支撑框架扣合在第二端头左侧面上形成腔体；所述第二端头上加工有通气孔，通气孔将支撑框架与第二端头形成的腔体与真空侧导通；所述支撑定位盘为圆盘结构，支撑定位盘中心加工有通孔，通孔周围对称加工有销孔，销孔内设置第三陶瓷管，所述支撑定位盘设置在支撑框架与第二端头形成的腔体内，销设置在第三陶瓷管，将支撑定位盘固定在支撑框架与第二端头形成的腔体内；所述支撑定位盘与第二端头左端面之间设置弹簧垫片组，弹簧垫片组套在销上；所述支撑定位盘与支撑框架内表面之间设置绝缘陶瓷件，所述支撑定位盘圆环面上沿轴向加工有键槽，周向定位键设置在支撑定位盘圆环面上的键槽内防止支撑定位盘转动；所述带电水管左端依次穿过第二端头，支撑定位盘和支撑框架伸出。该贯穿件还包括约束夹层第一抽气监测管和约束夹层第二抽气监测管；所述导向金属管沿轴向加工有两个孔，第一端头与导向金属管对应位置也加工有两个孔，约束夹层第一抽气监测管和约束夹层第二抽气监测管分别依次穿过导向金属管和第一端头加工的孔与法兰管内部腔体导通，约束夹层第一抽气监测管和约束夹层第二抽气监测管与外部系统连接。该贯穿件还包括第一密封圈，第二密封圈，双密封夹层第一抽气监测管，双密封夹层第二抽气监测管；所述ITER法兰与CP法兰接触面设置第一密封圈和第二密封圈，第一密封圈外径小于第二密封圈，第一密封圈与第二密封圈之间形成腔室，CP法兰上对称加工有两个通孔，两个通孔与第一密封圈和第二密封圈之间腔室导通，双密封夹层第一抽气监测管和双密封夹层第二抽气监测管分别设置在CP法兰上两个通孔内并向外导出与外部系统连接。该贯穿件还包括第四陶瓷管和第五陶瓷管；所述第四陶瓷管设置在第二层电绝缘约束结构内，第四陶瓷管右端设置在隔套内，第四陶瓷管左端伸入支撑框架与第二端头形成的腔体内与支撑定位盘右侧面连接；所述第五陶瓷管右端伸入支撑框架与第二端头形成的腔体内与支撑定位盘左侧面连接；所述带电水管依次从第四陶瓷管，支撑定位盘和第五陶瓷管穿过伸入真空侧。本专利技术的技术效果主要体现在：本专利技术一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，通过采用本专利技术的贯穿件，除了能够将过热水、动力电贯穿聚变堆约束壁垒馈入装置内部，同时承受通过水管路传递过来的各种负载，并能够实时监测约束的完整性，保障放射性物质约束的安全性和可靠性，以及满足不同安装环境和空间的需求。本专利技术一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，利用带电水管作为水和电的馈入部件，利用背对背连接或套接的电绝缘约束结构作为放射性物质的约束，利用波纹管缓冲由水管传递给封接件的机械负载，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，其特征在于：该贯穿件包括第一层电绝缘约束结构，第二层电绝缘约束结构，隔套，导向金属管，法兰管，ITER法兰和ITER法兰紧固螺栓；所述第一层电绝缘约束结构通过隔套与第二层电绝缘约束结构串联连通构成电绝缘约束结构；所述ITER法兰为圆盘结构，ITER法兰中心加工有通孔，所述法兰管为圆柱筒状结构，所述法兰管穿过ITER法兰中心的通孔，ITER法兰焊接在法兰管中段；所述法兰管右段伸入大气侧，CP法兰上加工有多个螺栓孔，ITER法兰紧固螺栓穿过CP法兰上加工的多个螺栓孔，将ITER法兰安装在约束壁垒CP法兰真空侧；所述法兰管右端端部设置导向金属管，所述电绝缘约束结构设置在法兰管内，带电水管从右至左依次穿过导向金属管，第一层电绝缘约束结构和第二层电绝缘约束结构伸出法兰管通入真空侧。

【技术特征摘要】
1.一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，其特征在于：该贯穿件包括第一层电绝缘约束结构，第二层电绝缘约束结构，隔套，导向金属管，法兰管，ITER法兰和ITER法兰紧固螺栓；所述第一层电绝缘约束结构通过隔套与第二层电绝缘约束结构串联连通构成电绝缘约束结构；所述ITER法兰为圆盘结构，ITER法兰中心加工有通孔，所述法兰管为圆柱筒状结构，所述法兰管穿过ITER法兰中心的通孔，ITER法兰焊接在法兰管中段；所述法兰管右段伸入大气侧，CP法兰上加工有多个螺栓孔，ITER法兰紧固螺栓穿过CP法兰上加工的多个螺栓孔，将ITER法兰安装在约束壁垒CP法兰真空侧；所述法兰管右端端部设置导向金属管，所述电绝缘约束结构设置在法兰管内，带电水管从右至左依次穿过导向金属管，第一层电绝缘约束结构和第二层电绝缘约束结构伸出法兰管通入真空侧。2.根据权利要求1所述的一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，其特征在于：第一层电绝缘约束结构包括第二金属环，第一陶瓷管，第一金属环，第一过渡环，第一波纹管和第一端头；所述第一端头为圆柱筒体结构，第一端头左侧面设有凸环，第一端头左侧面凸环与第一波纹管连接；所述第一陶瓷管右端通过第一金属环与第一过渡环连接，第一过渡环通过第一波纹管与第一端头连接；所述第一金属环，第一陶瓷管，第一过渡环，第一波纹管和第一端头同心连通；所述第一陶瓷管左端通过第二金属环与隔套封装；所述第一陶瓷管通过无氧铜真空钎焊技术或氢炉钎焊技术与第一金属环和第二金属环封装。3.根据权利要求2所述的一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，其特征在于：第二层电绝缘约束结构包括第三金属环，第二陶瓷管，第四金属环，第二过渡环，第二波纹管和第二端头；所述第二端头为圆柱筒体结构，第二端头右侧面设有凸环，第二端头右侧面凸环与第二波纹管连接；所述第二陶瓷管左端通过第四金属环与第二过渡环连接，第二过渡环通过第二波纹管与第二端头连接；所述第四金属环，第二陶瓷管，第二过渡环，第二波纹管和第二端头同心连通；所述第二陶瓷管右端通过第三金属环与隔套封装；所述第二陶瓷管通过无氧铜真空钎焊技术或氢炉钎焊技术与第三金属环和第四金属环封装。4.根据权利要求3所述的一种用于聚变堆真空侧的串联式带电水路贯穿件，其特征在于：所述第一端头外径小于法兰管内径，所述第二端头外径大于法兰管外径，所述电绝缘约束结构第一端头从左至右穿入法兰管内，第二端头焊接在法兰管左端；所述导向金属管设置在法兰管右端端部，压紧第一端头；所述带电水管从导向金属管伸入，依次穿过第一端头，第一波纹管，第一过渡环，第一陶瓷管，隔套，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明旭，蔡立君，刘雨祥，徐红兵，卢勇，袁应龙，刘容利，甘明杨，郭凯飞，王波，马静，王英翘，李波，孙继武，阎佐键，董毅，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，沈阳慧宇真空技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51