一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，第一壁结构用于弱场侧区域，包括第一壁模块主体和过渡支撑；第一壁模块主体包括固定在一起的可拆卸的石墨层、石墨箔、背板，石墨箔固定于石墨层与背板之间；背板固定连接过渡支撑，过渡支撑安装在真空室内壁上，真空室内的内部件安装在过渡支撑与真空室内壁之间的空间中。本发明专利技术将石墨模块化设计与背板作为整体安装在过渡支撑上，不需要在狭小的真空室空间内安装，降低了安装难度，也降低了降低石墨的安装定位难度。方便了第一壁模块主体的安装、拆卸以及后续的维护。其他内部件不是安装石墨内，降低了制作成本，内部件的可调节性较强，能满足许多内部诊断系统的灵活调节需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构


[0001]本专利技术涉及磁约束核聚变装置真空室保护
，具体涉及一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构。

技术介绍

[0002]真空室作为托卡马克装置的三大主机部件之一，其承担着为超高温等离子体提供稳定的反应空间的重任。真空室内壁布置有大量内部件以保证装置正确运行，在装置运行时芯部将会有大量高温粒子向外围扩散，若不对这些内部件及真空室进行保护或保护效果不好，高温粒子将会对内部件及真空室造成损坏。故而，需要在内部件与高温等离子体之间设置一层效果良好的第一壁，第一壁将直面高温等离子体，吸收来自装置芯部的高热流负载，对真空室内壁及其它内部部件进行保护。
[0003]托卡马克装置第一壁的冷却方式主要有主动冷却和被动冷却，对于大多数托卡马克实验装置而言，大多数第一壁区域，特别是弱场侧窗口附近等区域，由于其热流负载较低(＜0.35MW/m2)，空间较狭窄，不适合采用结构工艺难度大、流体管道布局复杂、安装和维护困难的主动冷却方式。当前，托卡马克装置的碳基第一壁在较低热流密度区域采用的设计一般为：将石墨与直接焊接在真空室内壁上的螺柱相连从而固定于真空室内壁，而将真空室其它内部件隐藏在内部凿空的石墨块中。石墨块的这种安装方式在其它内部件进行更换、升级、维护时，需要先拆卸石墨，这就增加了第一壁损坏的可能性，增加维护周期。而将真空室内的其它内部件隐藏在内部凿空的石墨块中，一方面，由于其它内部件被石墨覆盖，不具有灵活调节性或可调节性较弱，不能满足许多内部诊断系统的灵活调节需求；另一方面，石墨需要充足的厚度余量以保证能充分覆盖其它内部件，且内部凿空的浪费量大，不同位置的石墨块加工方式及形式不同，石墨加工难度较大；同时，石墨块的安装是在真空室狭小的空间内完成的，基于不同位置的石墨块的形式不同，就大大增加了石墨块的安装难度，装在石墨块中的其他内部件的安装以及后期维护难度也较大。
[0004]故而，针对低热流负载第一壁区域，设计一种易于安装及维护，同时满足其它内部件能够方便安装和维护的第一壁结构是非常有必要的。

技术实现思路

[0005]为了解决以上问题，本专利技术提供了一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，将石墨模块化设计与背板作为整体安装在过渡支撑上，不需要在狭小的真空室空间内安装，降低了安装难度，也降低了石墨的安装定位难度，方便第一壁模块主体的安装、拆卸以及后续的维护。其他内部件不是安装于石墨内，降低了制作成本，内部件的可调节性较强，能满足许多内部诊断系统灵活调节的需求。
[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，所述第一壁结构用于弱场侧区域，包括第一壁模块主体和过渡支撑；
[0007]所述第一壁模块主体包括固定在一起的可拆卸的石墨层、石墨箔、背板，所述石墨
箔固定于所述石墨层与所述背板之间；
[0008]所述背板固定连接所述过渡支撑，所述过渡支撑安装在真空室内壁上，真空室内的内部件安装在所述过渡支撑与真空室内壁之间的空间中。
[0009]在一可选的实施例中，所述石墨层由多个石墨瓦排列形成，各个石墨瓦上开设有贯穿的环向通孔以及垂直于石墨瓦表面的螺钉通孔；
[0010]所述石墨层、石墨箔、背板之间通过压棒连接组件连接在一起；
[0011]所述压棒连接组件包括压棒、压棒螺钉、压棒螺纹孔，所述压棒螺纹孔开设在所述压棒上，所述压棒可插入所述环向通孔以连接并列布置的至少两个石墨瓦，所述压棒螺钉依次穿过背板、石墨箔、螺钉通孔与所述压棒螺纹孔连接。
[0012]在一可选的实施例中，所述石墨层位于两端的石墨瓦上开设有固定螺钉穿过孔，所述过渡支撑上设有固定孔，固定螺钉依次穿过所述固定螺钉穿过孔、背板与所述固定孔连接。
[0013]在一可选的实施例中，所述过渡支撑包括桥面、支脚、侧板，各所述侧板的两端分别对应设置一个支脚，两个侧板位于桥面的两侧，所述固定孔设置在所述桥面上，所述桥面的环向宽度小于所述背板的环向宽度且大于背板环向宽度的一半，所述支脚上设有安装孔以与真空室内壁或真空室法兰固定连接。
[0014]在一可选的实施例中，所述侧板朝所述桥面与背板固定的一面倾斜形成90
°
～180
°
的夹角。
[0015]在一可选的实施例中，所述侧板朝所述桥面与背板固定的一面倾斜形成120
°
～155
°
的夹角。
[0016]在一可选的实施例中，所述桥面上设有多个方孔，所述多个方孔的总面积大于所述过渡支撑总面积的60％、小于过渡支撑总面积的95％。
[0017]在一可选的实施例中，位于石墨层极向两端的石墨瓦(1)与对应相邻的石墨瓦(1)之间具有小于180
°
的夹角以形成折角，所述背板(2)的极向两端向内弯折形成与所述折角的角度相同的夹角，所述过渡支撑(3)与所述背板(2)的结构相适应以使所述背板(2)与过渡支撑(3)的桥面(34)相贴合。在一可选的实施例中，所述侧板两端部的板宽大于中部的板宽，所述支脚与所述真空室法兰之间设有调节垫块，所述调节垫块采用绝缘材料或无氧铜材料。
[0018]在一可选的实施例中，所述第一壁结构的安装方法为：
[0019]在真空室法兰或真空室内壁上安装焊接螺柱，将过渡支撑安装于焊接螺柱上；
[0020]组装第一壁模块主体；
[0021]将第一壁模块主体安装于过渡支撑上。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[0023]本专利技术实施例提供的一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，将石墨模块化设计与背板作为整体安装在过渡支撑上，再将过渡支撑安装在真空室内壁，可以在真空室外组装石墨，不需要在狭小的真空室空间内安装，大大降低了安装难度。
[0024]而由于过渡支撑预先安装在真空室内，且石墨也是预先精确定位在背板上，就不需要在真空室内依次对各个安装的石墨进行精确定位，降低石墨的安装定位难度。
[0025]石墨层、石墨箔、背板的可拆卸固定连接，方便了第一壁模块主体的安装、拆卸以
及后续的维护；采用石墨箔改善石墨与背板的接触，提高被动传热效果，使得第一壁具有良好的排热能力，结构简单、易于安装和维护。
[0026]真空室内的其他内部件安装在过渡支撑与真空室内壁之间的空间中，不需要对石墨进行凿空，也不需要设计不同形式的石墨块来安装内部件，降低了制作成本，也降低了内部件的安装和维护难度，内部件也不会被石墨块完全覆盖，具有灵活调节性，可调节性较强，能满足许多内部诊断系统灵活调节的需求。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
[0028]图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，其特征在于，所述第一壁结构用于弱场侧区域，包括第一壁模块主体和过渡支撑(3)；所述第一壁模块主体包括固定在一起的可拆卸的石墨层、石墨箔(6)、背板(2)，所述石墨箔(6)固定于所述石墨层与所述背板(2)之间；所述背板(2)固定连接所述过渡支撑(3)，所述过渡支撑(3)安装在真空室(4)内壁上，真空室(4)内的内部件(5)安装在所述过渡支撑(3)与真空室(4)内壁之间的空间中。2.根据权利要求1所述的一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，其特征在于，所述石墨层由多个石墨瓦(1)排列形成，各个石墨瓦(1)上开设有贯穿的环向通孔(12)以及垂直于石墨瓦(1)表面的螺钉通孔(11)；所述石墨层、石墨箔(6)、背板(2)之间通过压棒连接组件连接在一起；所述压棒连接组件包括压棒(14)、压棒螺钉(15)、压棒螺纹孔(17)，所述压棒螺纹孔(17)开设在所述压棒(14)上，所述压棒(14)可插入所述环向通孔(12)以连接并列布置的至少两个石墨瓦(1)，所述压棒螺钉(15)依次穿过背板(2)、石墨箔(6)、螺钉通孔(11)与所述压棒螺纹孔(17)连接。3.根据权利要求2所述的一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，其特征在于，所述石墨层位于两端的石墨瓦(1)上开设有固定螺钉穿过孔(13)，所述过渡支撑(3)上设有固定孔(36)，固定螺钉依次穿过所述固定螺钉穿过孔(13)、背板(2)与所述固定孔(36)连接。4.根据权利要求3所述的一种用于托卡马克真空室内的第一壁结构，其特征在于，所述过渡支撑(3)包括桥面(34)、支脚(31)、侧板，各所述侧板的两端分别对应设置一个支脚(31)，两个侧板位于桥面(34)的两侧，所述固定孔(36)设置在所述桥面(34)上，所述桥面(34)的环向宽度小于所述背板(2)的环向宽度且大于背板(2)环向宽度的一半，所述支脚(31)上设...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄文玉，张龙，侯吉来，卢勇，蔡立君，李云峰，刘宽程，刘健，刘雨祥，赖春林，唐乐，袁应龙，
申请(专利权)人：核工业西南物理研究院，
类型：发明
国别省市：