[发明专利]基于蒸发冷却原理的用于托卡马克装置偏滤器的冷却系统

说明书

本发明公开了一种基于蒸发冷却原理的用于托卡马克装置偏滤器的冷却系统，包括外部二次冷却换热器、入口集液管、偏滤器内部管道和出口集液管，外部二次冷却换热器用于将液态的冷却介质输送至入口集液管；入口集液管用于将液态的冷却介质输送至偏滤器内部管道；偏滤器内部管道用于使得液态的冷却介质进入后吸收热量汽化，形成液气两相流状态的冷却介质；出口集液管用于将液气两相流状态的冷却介质输送至外部二次冷却换换热器；外部二次冷却换热器还用于使得两相流状态的冷却介质释放热量，重新变成液态的冷却介质。

技术领域

本发明属于偏滤器冷却领域，更具体地，涉及一种基于蒸发冷却原理的用于托卡马克装置偏滤器的冷却系统。

背景技术

偏滤器作为磁约束核聚变装置的关键组成部分，它可以避免等离子体与固体材料的直接作用，减少流向等离子体的杂质，同时偏滤器还需要耐受巨大的热负荷(以国际热核实验堆ITER偏滤器为例，其最大热负载荷为20MW/m²)。所以偏滤器的冷却对保证偏滤器乃至于整个磁约束核聚变装置的正常工作都有着至关重要的作用。

目前，偏滤器的冷却方式一般采用水内冷技术。这种冷却方式的主要特点是，利用水的高比热容特点对偏滤器进行冷却，使得偏滤器处于合适的温度。但是水内冷技术也存在一些隐患：所用冷却水为去离子水，其去离子净化系统较为复杂。此外，水路系统管道内壁容易沉积氧化物结垢；偏滤器内部冷却管道复杂、数量较多、长度较长，水头损失较大，所需水压较高(以ITER为例，入口水压约4.0MPa)。因此水内冷技术对管道结构件强度要求较高，同时管道接头和焊接处等薄弱部位，存在冷却水泄露的隐患。

由此可见，现有技术存在对管道结构件强度要求较高，同时管道接头和焊接处等薄弱部位，存在冷却水泄露的隐患的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于蒸发冷却原理的用于托卡马克装置偏滤器的冷却系统，由此解决现有技术存在对管道结构件强度要求较高，同时管道接头和焊接处等薄弱部位，存在冷却水泄露的隐患的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于蒸发冷却原理的用于托卡马克装置偏滤器的冷却系统，包括冷却介质循环管道和外部二次冷却换热器，所述冷却介质循环管道包括入口集液管、偏滤器内部管道和出口集液管，

所述入口集液管与外部二次冷却换热器和偏滤器内部管道连接，所述外部二次冷却换热器的内部管道的出口与入口分别与入口集液管和出口集液管相连；

所述外部二次冷却换热器，用于将液态的冷却介质输送至入口集液管；

所述入口集液管，用于将液态的冷却介质输送至偏滤器内部管道；

所述偏滤器内部管道，用于使得液态的冷却介质进入后吸收热量汽化，形成液气两相流状态的冷却介质；

所述出口集液管，用于将液气两相流状态的冷却介质输送至外部二次冷却换换热器；

所述外部二次冷却换热器，还用于使得两相流状态的冷却介质释放热量，重新变成液态的冷却介质。

进一步地，冷却系统还包括加压器，所述加压器安装在入口集液管上。

进一步地，加压器用于对入口集液管中的液态的冷却介质进行一次加压处理，使液态的冷却介质在管道内不停循环来转移热量。

进一步地，冷却系统还包括监测仪表，

所述监测仪表包括温度计和压力表，所述温度计安装在外部二次冷却换热器上，所述压力表安装在加压器上。

进一步地，温度计用于监测并显示外部二次冷却换热器通过的入口集液管输送至偏滤器的内部管道的液态的冷却介质的温度。

进一步地，压力表用于监测加压器加压后的液态的冷却介质的压力。