тритийвоспроизводящий модуль бланкета термоядерного реактора

Формула изобретения

1. Модуль бланкета термоядерного реактора, содержащий первую стенку, бридинговую зону, силовую плиту, раздающие и сборные коллекторы теплоносителя, отличающийся тем, что бридинговая зона выполнена в виде отдельных блоков, при этом в каждом блоке имеются входное и выходное отверстия для прокачки теплоносителя через бридинговую зону и первую стенку, а коллекторы теплоносителя размещены с внешней стороны силовой плиты, при этом все входные отверстия в блоках соединены с раздающим коллектором, а все выходные отверстия блоков - со сборным коллектором.

2. Модуль бланкета по п. 1, отличающийся тем, что силовая плита выполнена с отверстиями, а в блоках входные и выходные отверстия снабжены патрубками, которые проходят через отверстия в силовой плите.

3. Модуль бланкета по п. 1, отличающийся тем, что задние стенки блоков выполнены с верхними и нижними ребрами для крепления блоков на силовой плите.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области управляемого термоядерного синтеза (УТС), в частности к конструкции тритийвоспроизводящих (бридинговых) модулей бланкета (ТМБ) термоядерного реактора.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому изобретению является тритийвоспроизводящий модуль бланкета термоядерного реактора, содержащий первую стенку, бридинговую зону, силовую плиту, раздающие и сборные коллекторы теплоносителя (см. "Керамический водоохлаждаемый бланкет". Промежуточный отчет 31.156. - М., 1996, с. 8-21, рис. 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 и 3.8).

Кроме того, первая стенка, выполненная в виде корпуса, охватывающего бридинговую зону с трех сторон, закреплена на силовой плите путем сварки ее по всему периметру. Первая стенка снабжена центральным ребром жесткости, предохраняющим первую стенку от деформаций, а бридинговая зона разделена на сектора. Раздающие и сборные коллекторы теплоносителя расположены внутри бридинговой зоны модуля и параллельно соединяют сектора бридинговой зоны.

Недостатки известной конструкции:

- низкая ремонтопригодность, которая объясняется тем, что такие крупные элементы модуля, как первая стенка (более ~2 ²), в которой находится большое количество каналов теплоносителя, изготавливается с использованием газодиффузионной сварки, и в случае локального несваривания деталей блока первой стенки или при потере герметичности одного из каналов первой стенки или канала боковой стенки модуля во время работы реактора отремонтировать модуль бридингового бланкета нет возможности, в результате чего аварийный модуль должен быть утилизирован;

- большая поверхность первой стенки (порядка ~2 м²) и значительный вес модуля бланкета (до 4500 кг) приводят к возникновению большого вектора нагрузок на первую стенку и средства крепления модуля к вакуумному корпусу, что подтверждается в материалах ЕМ Loads on Breeding Blanket, Presented by Nobuharu Miki, VV & Blanket Div. Garching JWS, Breeding Blanket Meeting with Direkctor, Garching JWS. 25 July, 1997;

- необходимость обеспечения больших запасов прочности от конструкции первой стенки, а также средств крепления модуля к вакуумному корпусу реактора.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение ремонтопригодности, повышение надежности термоядерного реактора, а также упрощение конструкции и технологии изготовления модуля бланкета.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении настоящего изобретения, заключается в повышении ремонтопригодности за счет применения внешних коллекторов и сменных бридинговых блоков модуля.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет упростить установку и сборку бридинговой зоны, позволяет расположить и обеспечить герметичные соединения труб с внешней стороны силовой плиты модуля.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет уменьшить стоимость изготовления первой стенки за счет применения газостатов меньших размеров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном тритийвоспроизводящем модуле бланкета термоядерного реактора, содержащем первую стенку, бридинговую зону, силовую плиту, раздающие и сборные коллектора теплоносителя, бридинговая зона выполнена в виде отдельных блоков, при этом в каждом блоке имеется входное и выходное отверстие для прокачки теплоносителя через бридинговую зону и первую стенку, а коллектора теплоносителя размещены с внешней стороны силовой плиты, при этом все входные отверстия в блоках соединены с раздающим коллектором, а все выходные отверстия блоков - со сборным коллектором.

Кроме того, силовая плита выполнена с отверстиями, а в блоках входные и выходные отверстия снабжены патрубками, которые проходят через отверстия в силовой плите.

Кроме того, задние стенки блоков выполнены с верхними и нижними ребрами для крепления блоков на силовой плите.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид тритийвоспроизводящего модуля бланкета термоядерного реактора; на фиг. 2 представлен вид первой стенки модуля со стороны плазмы; на фиг.3, 4 показаны блоки модуля со стороны задних стенок; на фиг.5 показана схема системы охлаждения модуля.

Тритийвоспроизводящий модуль бланкета термоядерного реактора содержит первую стенку 1, бридинговую зону 2, силовую плиту 3, раздающие 4 и сборные 5 коллекторы теплоносителя. Бридинговая зона выполнена в виде отдельных блоков 2, установленных с технологическими зазорами 6 между собой. На задних стенках 7 блоков 2 имеются верхние 8 и нижние 9 ребра, которые путем сварки жестко соединены с силовой плитой 3 модуля. В каждом блоке 2 на задней стенке 7 имеется входное отверстие, снабженное патрубком 10, и выходное отверстие, снабженное патрубком 11. В силовой плите 3 выполнены сквозные отверстия для прохождения входных 10 и выходных 11 патрубков, соединяющих блоки 2 с раздающими 4, сборными 5 коллекторами теплоносителя. При этом раздающий коллектор 4 соединен с магистралью 12, подающей теплоноситель к модулю, а сборный коллектор 5 связан с магистралью 13, отводящей теплоноситель от модуля.

Предложенный тритийвоспроизводящий модуль термоядерного реактора функционирует следующим образом.

Тритийвоспроизводящие модули бланкета работают в условиях циклического нагружения при изменении плотности теплового потока плазмы от нуля до нескольких МВт/м². От воздействия теплового и нейтронного излучения плазмы модули бланкета разогреваются, при этом циркулирующий через блоки 2 теплоноситель поглощает тепло, в результате чего температура в бридинговой зоне поддерживается в интервале 250 - 600^oС.

В случае обнаружения течи теплоносителя модуль бридингового бланкета может быть помещен в горячую камеру, а внешние коллектора и раздельное крепление блоков на силовой плите позволяют заменить аварийный блок на рабочий.

Выполнение бридинговой зоны в виде отдельных блоков 2 позволяет разместить раздающие 4 и сборные 5 коллекторы теплоносителя с внешней стороны силовой плиты 3, что упрощает изготовление бридинговой зоны, обеспечивает возможность замены аварийных блоков на рабочие, что уменьшает стоимость изготовления модуля и повышает его ремонтопригодность.

Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет выполнять такие узлы, как бридинговую зону 2 с первой стенкой 1 и силовую плиту 3, независимо друг от друга. После изготовления блоков 2 с первой стенкой 1, бридинговых зон 2 и силовой плиты 3 осуществляют сборку модуля бланкета.

Крепление блоков 2 на силовой плите 3 с помощью сварки ребер задних стенок не требует больших трудозатрат, так как осуществляется в легкодоступных местах. Кроме того, вес закрепляемого блока 2 и протяженность сварного соединения не требует больших запасов прочности. А сварка патрубков 10, 11 теплоносителя с коллекторами 4, 5 за пределами самого модуля позволяет обеспечить герметичное соединение и контроль швов, что повышает надежность модуля и, следовательно, термоядерного реактора.

Таким образом, предлагаемый тритийвоспроизводящий модуль бланкета повышает его ремонтопригодность, надежность термоядерного реактора, а также уменьшает стоимость изготовления.