[实用新型]一种次临界包层换料系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及裂变聚变混合堆的设备技术，尤其是一种基于ITER的裂变聚变混合堆次临界包层换料系统。

背景技术

ITER是一种磁约束聚变装置，当其中的等离子体的温度和密度满足劳森判据就会持续发生氘氚反应。为了吸收聚变放出的能量，并且保护真空壳和磁体，需要在真空壳内布置一层包层（Blanket）。包层分为两部分：面对等离子体的第一壁和其后的屏蔽块，其中第一壁用于吸收从磁场中逃逸的离子和电子，而屏蔽块用于吸收中子。离子、电子和中子的能量在包层内沉积并被包层冷却系统带出真空腔。

ITER的主体Tokamak系统安放于圆柱形混凝土生物屏蔽井内，进入Tokamak装置有两种通道：一是圆柱体侧面上中下三层的port口，主要用于安装真空壳内的各个装置和各种等离子体加热、电流驱动和各类探测器；二是位于圆柱体顶部的的混凝土盖，主要用于各种大型装置比如磁体和真空壳的安装。Port口的高度和宽度分别受到极向磁体PF和周向磁体TF之间间距的制约，因此换料的port口就只能设计为较小的尺寸，只适合水平方向运入的方式来安装小模块的能源包层。

ITER的包层设计为小模块的形式，并且为其预留了贯穿生物屏蔽壳、低温保持器、冷屏和真空层的换料通道，采用小模块，整个包层的管汇复杂，流阻大，换热效率低；包层换料时，由于模块众多，使得总体的换料时间增加，如有部分模块结构或功能缺陷，需逐一排查所有模块，增加了换料难度。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于ITER的裂变聚变混合堆次临界包层换料系统，克服ITER小模块管汇复杂，流阻大，换热效率低，及小模块换料方式的换料效率低，换料过程复杂，对长条形能源模块难以更换的缺点；减小了管内流体阻力，增大了单个包层模块的流量，提高了ITER裂变聚变混合堆次临界包层的热交换能力；降低了包层模块的安装难度，有利于后期的检修、维护以及换料。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的次临界包层换料系统，在真空壳上设有18个连接板，所述连接板由相互对称的两连接板模块螺栓连接而成，在其中一个连接板的两个连接板模块之间增设有TF上连接板，所述TF上连接板位于两TF线圈之间，且所述TF上连接板与两侧的连接板模块通过螺栓连接；所述TF上连接板上开设有连通真空壳内外的装卸料口。

由于采用了上述结构，为了充分利用聚变放出的14MeV中子，基于ITER装置的裂变聚变混合堆包层装有裂变材料，使其不仅仅是ITER那样的屏蔽体，而是一个能源产生装置，也称之为能源包层。能源包层大大放大了聚变能，为了有效地将能源输出包层，原来小模块的包层及冷却系统的设计已满足不了需求，能源包层将设计成长条形状，以减小流阻、增大流量，提高换热能力，降低安装更换包层的难度，但这样的设计无法通过ITER原有的换料通道equatorial port进入到真空壳内，因此采取将TF的上连接板（UOIS）位于两个TF线圈之间，用于抵抗线圈间的力与力矩，连接板（UOIS）所受到的力非常大，因此应该避免对其重复焊接。在ITER原来的设计中，共有18个连接板（UOIS）,每个连接板（UOIS）分为两个对称的部分，也即连接板模块，两部分之间通过螺栓进行连接。为了能够清理出一条换料通道，需要对其中一个连接板（UOIS）进行改动。新设计的连接板（UOIS）为夹心结构，中间的可拆卸连接板（TF上连接板）同左右两侧的连接板模块通过螺栓连接，这种设计方案满足连接板（UOIS）的结构强度需求，同时不用重复焊接。本实用新型克服了ITER小模块管汇复杂，流阻大，换热效率低，及小模块换料方式的换料效率低，换料过程复杂，对长条形能源模块难以更换的缺点；减小了管内流体阻力，增大了单个包层模块的流量，提高了ITER裂变聚变混合堆次临界包层的热交换能力；降低了包层模块的安装难度，有利于后期的检修、维护以及换料。

本实用新型的次临界包层换料系统，所述真空壳包含有内、外两层，所述装卸料口的下侧扩展至内层，装卸料口的上侧扩展至真空壳的上接口处，并与原上接口处的外附属屏蔽块齐平；在装卸料口处的真空壳内部设置的屏蔽块与真空壳相匹配，所述屏蔽块与装卸料口的冷却管道通过装卸料口的侧壁通向上接口。