[发明专利]一种适用于强磁场及辐射条件下的多功能真空馈通件

说明书

技术领域

本发明涉及核设备馈通件领域，具体是一种适用于强磁场及辐射条件下的多功能真空馈通件。

背景技术

中科院等离子体物理研究所是国内主要从事聚变物理及聚变工程技术研究的科研单位，拥有全超导型聚变试验装置EAST，并且是国内参加国际热核聚变实验反应堆ITER装置建设的主要单位。

为了对对聚变等离子体物理及聚变反应堆有深入的研究，需要有一系列的物理诊断与运行测控设备对等离子体的物理状态进行实时的测控，同时对聚变核辐射装置的运行参数及安全参数进行测控，这需要将电信号探测系统深入装置内部，这要求在核辐射装置壳体上形成开放的通道的同时,维持聚变核装置运行过程中内部的高真空状态，这使得维持真空隔离的电馈通件成为必须的关键部件产品。

在核辐射装置中，热环境会装置内部测试硬件产生不利影响。在聚变反应条件下，等离子体温度能够被加热到1亿摄氏度，这会产生强烈的等离子体热辐射，这是第一种热源。聚变反应产生的中子对所有邻近的物体也产生核加热效应，这是第二种热源。由于聚变真空的要求，为了防止装置内部部件材料产生的杂质气体对聚变反应的破坏效应，装置内部部件运行时会将被加热到150°C甚至200°C以上以便去除和测控杂质气体的沉积或附着，这是第三种热源。探测器本身由于通电，也会产生加热效应，这是第四种热源。所有这些热源所带来的升温，会使探测器的信噪比降低甚至直接损坏探测器。因此，针对这些探测器件的强制冷却成了不可缺少的要求。

针对探测器冷却的流体通道设计，必须同时满足聚变装置的真空防护要求。同时，由于冷却水的特殊制冷功率要求，冷却水会采用高压过饱和水，使水流体温度在超过100°C时，仍然保持液体状态,这要求水压远远高于普通供水压力。因此，本产品设计必须在维持真空隔离的条件下，能够承受高流体压力（最大可以到7MPa）和高温（超过100°C），并可靠地提供冷却流体的馈通功能。这使本产品是隔离高真空的、耐高温和耐高压的部件。

由于核辐射装置中有中子辐射，为了环境保护，要求馈通件开口面积越小越好，使用的馈通件的数量越少越好，这是设计研制具有复合功能且结构紧凑的真空馈通件的驱动力。不仅如此,为了避免由于安装馈通件的开口导致辐射装置外部的中子流及辐射剂量的升高,这种复合功能的紧凑型真空馈通件本身也应该具有中子屏蔽与辐射防护的功能。

由于在辐射环境条件下，人员进行直接接触操作以进行安装维护的条件受到限制，所以需要通过自动化设备或机器人进行操作，这对该产品的远程操作的兼容性提出了要求。为此，本发明设计了该产品的可远程操作接口，使其安装维护过程可以与遥操作设备兼容。

本产品总体上属于核工业应用环境下的机械产品，具有可远程操作、可以屏蔽中子辐射的功能，同时它也可以用于通用工业中的真空隔离条件下的电信号及供水、供气的连接。

发明内容本发明的目的是提供一种适用于强磁场及辐射条件下的多功能真空馈通件，以实现核设备在中子辐射屏蔽下的内外流体及电信号馈通。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种适用于强磁场及辐射条件下的多功能真空馈通件，其特征在于：该真空馈通件是安装在核设备的隔板法兰上，它包括馈通件内插口、馈通件中间体、馈通件外插口。 所述馈通件中间体是一个多层套管结构，相邻套管之间有夹层，每个夹层的前、后端分别用挡环密封，且每个夹层内分别设有多道将所在夹层隔断的中子辐射屏蔽墙，其中至少一个夹层的前端挡环上安装有水管接头，该夹层作为水流夹层，至少一个夹层的前端挡环上安装有气管接头，该夹层作为气流夹层，水流夹层、气流夹层前端的挡环中还分别安装有通入对应夹层内的管路，馈通件中间体中心的最内层套管中设有多个将最内层套管隔断的中子辐射屏蔽层，以及一对被多个中子辐射屏蔽层隔开的电连接件，两电连接件之间通过穿过各个中子辐射屏蔽层的连接线电连接；

所述馈通件中间体整体同轴装配在隔板法兰的法兰孔中，馈通件中间体前端从法兰孔伸出至核设备外的大气侧，馈通件中间体后端从法兰孔伸出至核设备内的辐射侧，馈通件中间体中最外层套管上同轴固定有密封法兰，密封法兰与隔板法兰前侧法兰面面连接并构成密封；