一种固态产氚包层实验模块分流系统技术方案

本实用新型专利技术属氚增殖和能量提取领域，具体涉及一种固态产氚包层实验模块分流系统，包括固态产氚包层实验模块，固态产氚包层实验模块包括4个子模块、1个大后板以及附属连接管道；子模块为方形体结构，4个子模块上下罗列，后侧分别与大后板的1个侧面相连，以实现4个子模块的密封；该分流系统在总体设计上采用板状结构，板与板之间形成不同功能的腔体，腔体中通过导流键进行分流，并且在满足1×4固态产氚包层实验模块冷却剂和提氚气体复杂流量分配及回收功能的基础上，整体结构较为简单，已具备可加工性。

A solid-state tritium production blanket experimental module shunt system

【技术实现步骤摘要】
一种固态产氚包层实验模块分流系统
本技术属氚增殖和能量提取领域，具体涉及一种固态产氚包层实验模块分流系统。
技术介绍
国际热核实验反应堆ITER是用来验证聚变能源科学技术可行性的一个国际合作研究计划项目。ITER的一个重要功能就是测试产氚包层实验模块，其主要目标就是为了实验验证和获取氚增殖的相关技术，这对将来发展聚变试验示范堆非常重要。国际上包括欧盟、日本、韩国以及印度在内的各个国家都在积极发展各自的ITER产氚包层实验模块。而我国经过科学的技术筛选后决定发展中国固态产氚包层实验模块作为ITER项目的一个测试模块。中国固态产氚包层实验模块采用8MPa氦气作为冷却剂，陶瓷Li4SiO4球床作为氚增殖剂，金属Be球床作为中子倍增剂。经过多次结构设计优化，最新的方案为1×4结构，即包含1个大后板和4个结构完全相同的子模块，子模块之间留有一定的变形间隙，通过与大后板连接形成一个完整的实验模块。子模块是实验模块的核心部件，其主要功能是通过中子与锂的核聚变反应实现氚的增殖；其主要结构包括面向等离子体的第一壁、上/下盖板、筋板、增殖区冷却板、增殖区隔板、子模块后板以及内置在这些结构体之间的氚增殖剂Li4SiO4球床和中子倍增剂Be球床等，其中Li4SiO4小球分布在内外U形冷却板之间，外U形冷却板周围则布满Be小球，Li4SiO4球床区和Be球床区在极向由增殖区隔板隔开。其中子模块第一壁、上/下盖板及大后板形成一个密封压力容器，筋板用于增强容器的承压性能，增殖区冷却板用于增殖区的分区和冷却，子模块后板用于冷却剂和提氚气体的分流。正常运行情况下，子模块第一壁直接面向等离子体，需要承受0.3MW/m2的表面热流密度，而子模块第一壁、上/下盖板、筋板和增殖区冷却板等结构体以及Li4SiO4球床、Be球床中会产生一定的中子核热沉积，需要利用氦气冷却剂将其及时排出，此外，增殖区产生的氚需要利用提氚气体带走，因此包层模块分流系统需要通过合理设计，使得氦气冷却剂、提氚气体能够在各结构体部件中合理均匀分配，同时各材料温度分布合理，满足设计要求，这就导致结构具有一定的复杂性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种固态产氚包层实验模块分流系统，该分流系统在总体设计上采用板状结构，板与板之间形成不同功能的腔体，腔体中通过导流键进行分流。本技术的
技术实现思路
如下：一种固态产氚包层实验模块分流系统，包括固态产氚包层实验模块，固态产氚包层实验模块包括4个子模块、1个大后板以及附属连接管道；子模块为方形体结构，4个子模块上下罗列，后侧分别与大后板的1个侧面相连，以实现4个子模块的密封；大后板不与子模块接触的侧面上下左右4个位置上各设置有1个防剪切键，同时预留有16个诊断通道；中间位置设置有大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道、大后板提氚气体入口通道和大后板提氚气体出口通道，其中大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道后侧与包层氦冷却系统相连，大后板提氚气体入口通道、大后板提氚气体出口通道后侧与包层氚提取系统相连；大后板内部沿垂直方向设置有5条流道，从左至右依次排布的顺序为：大后板提氚气体入口通道、大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道、大后板提氚气体出口通道；冷却剂流入大后板冷却剂入口通道后通过流入4个子模块冷却剂入口通道，完成4个子模块冷却后流入4个子模块冷却剂出口通道、子模块冷却剂旁路通道，在大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道汇集后流出；提氚气体流入大后板提氚气体入口通道后流入4个子模块提氚气体入口通道，完成4个子模块氚提取后流入4个子模块提氚气体出口通道，在大后板提氚气体出口通道汇集后流出。一种固态产氚包层实验模块分流系统，每个子模块中，子模块第一壁覆盖子模块的前左右3个侧面；顶部底部均设置有子模块盖板，与子模块第一壁的前左右3个侧面、大后板的前侧面相连；内部前侧设置有子模块筋板，与子模块第一壁的前侧面、子模块盖板的上下2个侧面相连；内部后侧设置有子模块后板，与子模块第一壁的左右2个侧面、子模块盖板的上下2个侧面、大后板的前侧面相连；子模块冷却隔板位于子模块第一壁、子模块盖板、子模块后板形成的增殖区内，与子模块第一壁、子模块盖板均有一定间隙，并通过顶部底部的子模块Baffle板、子模块后板进行密封，将整个增殖区分为内、外两部分，内部填充包层氚增殖剂硅酸锂球床，外部填充包层中子倍增剂铍球床。一种固态产氚包层实验模块分流系统，冷却剂进入子模块冷却剂入口通道后，首先流入子模块后板腔体A，由子模块第一壁冷却剂入口通道流入子模块第一壁的8组U形冷却流道，完成子模块第一壁冷却后由子模块第一壁冷却剂出口通道汇集至子模块后板腔体B；进入子模块后板腔体B的冷却剂一部分经由子模块冷却剂旁路通道流入大后板冷却剂旁路通道，汇集后流出，另一部分通过子模块后板腔体B中部上侧的子模块上盖板冷却剂入口通道流入顶部子模块盖板，完成顶部子模块盖板右侧冷却后经由子模块筋板冷却剂入口通道A、子模块筋板冷却剂出口通道B流入底部子模块盖板，完成底部子模块盖板右侧冷却后从中部的子模块下盖板冷却剂出口通道流出至子模块后板腔体C，第三部分通过子模块后板腔体B中部下侧的子模块下盖板冷却剂入口通道流入底部子模块盖板，完成底部子模块盖板左侧冷却后经由子模块筋板冷却剂入口通道A、子模块筋板冷却剂出口通道B流入顶部子模块盖板，完成顶部子模块盖板左侧冷却后从中部的子模块上盖板冷却剂出口通道流出至子模块后板腔体C。一种固态产氚包层实验模块分流系统，进入子模块后板腔体C的冷却剂通过4个子模块冷却隔板的208根子模块冷却隔板冷却剂入口通道和子模块冷却隔板冷却剂出口通道流入子模块后板腔体D，完成子模块硅酸锂球床区和铍球床区的冷却，在中部的子模块后板冷却剂汇集槽汇集后经由子模块冷却剂出口通道进入大后板冷却剂出口通道，汇集后流出。一种固态产氚包层实验模块分流系统，提氚气体进入子模块提氚气体入口通道后，首先流入顶部子模块盖板，经由顶部子模块盖板流道上的小孔进入子模块铍球床区，从子模块Baffle板上的小孔进入子模块硅酸锂球床区，然后经由子模块后板上的小孔进入提氚气体汇集槽，最后进入底部子模块盖板，通过子模块下盖板提氚气体入口通道、子模块提氚气体出口通道进入大后板提氚气体出口通道，汇集后流出。一种固态产氚包层实验模块分流系统，冷却剂流入大后板冷却剂入口通道后通过“1分4”的方式流入4个子模块冷却剂入口通道。一种固态产氚包层实验模块分流系统，提氚气体流入大后板提氚气体入口通道后通过“1分4”的方式流入4个子模块提氚气体入口通道。本技术的优点在于：在满足1×4固态产氚包层实验模块冷却剂和提氚气体复杂流量分配及回收功能的基础上，整体结构较为简单，已具备可加工性。附图说明附图1是1×4固态产氚包层实验模块结构示意图，其中：1、子模块；2、大后板；3、子模块盖板。附图2是大后板结构及内部流道示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态产氚包层实验模块分流系统，包括固态产氚包层实验模块，固态产氚包层实验模块包括4个子模块、1个大后板以及附属连接管道；/n其特征在于：子模块为方形体结构，4个子模块上下罗列，后侧分别与大后板的1个侧面相连，以实现4个子模块的密封；/n大后板不与子模块接触的侧面上下左右4个位置上各设置有1个防剪切键，同时预留有16个诊断通道；中间位置设置有大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道、大后板提氚气体入口通道和大后板提氚气体出口通道，其中大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道后侧与包层氦冷却系统相连，大后板提氚气体入口通道、大后板提氚气体出口通道后侧与包层氚提取系统相连；/n大后板内部沿垂直方向设置有5条流道，从左至右依次排布的顺序为：大后板提氚气体入口通道、大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道、大后板提氚气体出口通道；冷却剂流入大后板冷却剂入口通道后通过流入4个子模块冷却剂入口通道，完成4个子模块冷却后流入4个子模块冷却剂出口通道、子模块冷却剂旁路通道，在大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道汇集后流出；提氚气体流入大后板提氚气体入口通道后流入4个子模块提氚气体入口通道，完成4个子模块氚提取后流入4个子模块提氚气体出口通道，在大后板提氚气体出口通道汇集后流出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种固态产氚包层实验模块分流系统，包括固态产氚包层实验模块，固态产氚包层实验模块包括4个子模块、1个大后板以及附属连接管道；
其特征在于：子模块为方形体结构，4个子模块上下罗列，后侧分别与大后板的1个侧面相连，以实现4个子模块的密封；
大后板不与子模块接触的侧面上下左右4个位置上各设置有1个防剪切键，同时预留有16个诊断通道；中间位置设置有大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道、大后板提氚气体入口通道和大后板提氚气体出口通道，其中大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道后侧与包层氦冷却系统相连，大后板提氚气体入口通道、大后板提氚气体出口通道后侧与包层氚提取系统相连；
大后板内部沿垂直方向设置有5条流道，从左至右依次排布的顺序为：大后板提氚气体入口通道、大后板冷却剂入口通道、大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道、大后板提氚气体出口通道；冷却剂流入大后板冷却剂入口通道后通过流入4个子模块冷却剂入口通道，完成4个子模块冷却后流入4个子模块冷却剂出口通道、子模块冷却剂旁路通道，在大后板冷却剂出口通道、大后板冷却剂旁路通道汇集后流出；提氚气体流入大后板提氚气体入口通道后流入4个子模块提氚气体入口通道，完成4个子模块氚提取后流入4个子模块提氚气体出口通道，在大后板提氚气体出口通道汇集后流出。


2.如权利要求1所述的一种固态产氚包层实验模块分流系统，其特征在于：每个子模块中，子模块第一壁覆盖子模块的前左右3个侧面；顶部底部均设置有子模块盖板，与子模块第一壁的前左右3个侧面、大后板的前侧面相连；内部前侧设置有子模块筋板，与子模块第一壁的前侧面、子模块盖板的上下2个侧面相连；内部后侧设置有子模块后板，与子模块第一壁的左右2个侧面、子模块盖板的上下2个侧面、大后板的前侧面相连；子模块冷却隔板位于子模块第一壁、子模块盖板、子模块后板形成的增殖区内，与子模块第一壁、子模块盖板均有一定间隙，并通过顶部底部的子模块Baffle板、子模块后板进行密封，将整个增殖区分为内、外两部分，内部填充包层氚增殖剂硅酸锂球床，外部填充包层中子倍增剂铍球床。


3.如权利要求1所述的一种固态产氚包层实验模块分流系统，其特征在于：冷却剂进入子模块冷却剂入口通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：武兴华，王晓宇，廖洪彬，周冰，张龙，赵奉超，曹启祥，冯开明，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：新型
国别省市：四川;51