[实用新型]一种用于聚变堆的雪花偏滤器第一壁

说明书

技术领域

本实用新型涉及托卡马克核聚变装置的偏滤器技术领域，尤其涉及一种用于聚变堆的雪花偏滤器第一壁。

背景技术

磁约束核聚变能被认为是最有可能解决人类能源危机的途径。托卡马克核聚变装置是研究磁约束核聚变能最富有成效的手段之一。偏滤器作为托卡马克核聚变装置的核心部件，其首要功能是及时排除来自等离子体的热能及粒子流。从极向截面上看，携带能量的高温等离子体一旦从芯部越过最外层封闭磁面，会在刮削层（SOL）内沿磁力线运动，最终到达偏滤器靶板的第一壁，从而能量被偏滤器第一壁及时带走而排出装置。

由芯部等离子体进入SOL的功率P_sol的大小直接影响着偏滤器第一壁的热负荷。在现有或在建的装置中，P_sol一般不大于100MW。如对EAST和ITER而言，分别约为25MW和100MW，它们的大半径分别为1.7m和6.2m。在此P_sol负载和装置参数的条件下，传统的单零或双零偏滤器位型可以满足偏滤器第一壁热负荷的控制要求，即偏滤器第一壁的稳态热负荷控制在10MW/m²以内,这也是目前偏滤器第一壁技术所能达到的稳态排热能力。这种传统偏滤器位型一般匹配带有垂直靶板的偏滤器第一壁，以在极向截面内获得小的磁力线入射角，从而达到减少偏滤器第一壁热负荷的目的。然而，对于聚变堆而言，其装置规模与ITER相当，即装置大半径约为6m，但等离子体加热功率和聚变功率都比ITER大的多，导致了P_sol成倍的增长。一个百万千瓦发电功率的聚变堆，其P_sol至少为300MW以上，因此，按照常规偏滤器位型和第一壁设计，偏滤器第一壁的稳态热负荷将在30MW/m²以上，已经超出第一壁工程技术的稳态排热能力。

解决偏滤器第一壁热负荷过高的问题有两个重要途径。一是通过设计特定的偏滤器磁场位型，以膨胀偏滤器第一壁的靶板区域的磁力线。因为在同一P_sol条件下，若磁力线从装置的赤道面沿极向映射到偏滤器第一壁的靶板区域，其磁力线膨胀而变得稀疏，即靶板上承接磁力线的面积变大，则会降低偏滤器第一壁的功率密度——热负荷。为此，偏滤器物理研究人员提出了雪花偏滤器位型，其磁力线膨胀系数相比传统的单零/双零偏滤器位型，可增大近4倍。另一重要途径是合理设计偏滤器第一壁，以使第一壁的靶板以很小的角度截获磁力线，从而再次增大靶板上承接磁力线的面积，从而降低热负荷。然而，对于适用于未来聚变堆的雪花偏滤器，它的磁力线在偏滤器区域走向相对平坦，传统的带有垂直靶板设计的偏滤器第一壁结构已不再满足小的磁力线入射角的设计要求。因此，针对适用于未来聚变堆的雪花偏滤器，设计一种新型的第一壁结构是非常必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了弥补已有技术的不足，提供一种用于聚变堆的雪花偏滤器第一壁。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种用于聚变堆的雪花偏滤器第一壁，其特征在于：包括有内障板，内返流板，内靶板，拱顶，外靶板，外返流板和外障板，所述的内靶板和外靶板都是水平放置的，所述内靶板在空间位置上位于所述的内返流板和所述的拱顶之间，所述的外靶板在空间位置位于所述的外返流板和所述的拱顶之间，所述的内靶板和外靶板两者分别与所述的拱顶之间留有偏滤器粒子排除和抽气的通道。

本实用新型的优点是：本实用新型提出的雪花偏滤器第一壁，能很好的与雪花偏滤器位型相匹配，以小于20°的入射角截获磁力线，以达到降低偏滤器第一壁表面热负荷的目的。

附图说明

图1为某聚变堆雪花偏滤器位型相匹配的第一壁示意图。

图2为雪花偏滤器第一壁结构示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一种用于聚变堆的雪花偏滤器第一壁，包括有内障板1，内返流板2，内靶板3，拱顶4，外靶板5，外返流板6，外障板7和刮削层内的磁力线8。

内靶板3和外靶板5都是水平放置的，与传统的偏滤器第一壁设计中靶板垂直放置的方式不同。

内靶板3在空间位置上位于内返流板2和拱顶4之间，外靶板5位于外返流板6和拱顶4之间。

内靶板3和外靶板5两者分别与拱顶4之间留有用于偏滤器粒子排除和抽气的通道。

本实用新型提出的雪花偏滤器第一壁能与雪花偏滤器位型相匹配，以小的入射角截获刮削层内的磁力线，从而达到降低偏滤器第一壁热负荷的目的。在本实施案例中，雪花偏滤器第一壁能与雪花偏滤器位型相匹配，所述的内靶板3和外靶板5分别以18.6°和15.5°截获刮削层内的磁力线8。