[发明专利]一种适用于核聚变堆偏滤器遥操作的盒体锁紧机构

说明书

本发明公开了一种适用于核聚变堆偏滤器遥操作的盒体锁紧机构，包括有内侧盒体锁紧机构、外侧盒体锁紧机构，内侧盒体锁紧机构包括有安装在内侧环向轨道上的内罩板，内罩板的中部设有半球形槽，内罩板内侧安装有内侧定位块，内侧定位块上设有与半球形槽配合的半球形头，内侧定位块安装在支撑块上；外侧盒体锁紧机构包括有外侧定位块，外侧定位块的两端安装有可同步运动的可压缩定位块和从动挡块，外侧定位块安装在盒体外侧对应的支撑块卡槽中，且此支撑块的外侧安装有径向预紧机构。本发明方便偏滤器模块在涉核环境下的高精度自动快速定位、安装与拆卸，内外支撑都是面接触，提高了盒体锁紧机构的强度，具有省钱、省时、高效率、高精度的优点。

技术领域：

本发明涉及核聚变堆的偏滤器设计领域，主要涉及一种适用于核聚变堆偏滤器遥操作的盒体锁紧机构。

背景技术：

磁约束核聚变能被认为是未来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。偏滤器是托卡马克磁约束核聚变装置中最为核心的部件之一。它直接面对高温等离子体，承担着排除高通量能量流和粒子流的功能，此外在聚变堆中还为安装在它后面的部件如真空室和超导磁体等提供部分中子屏蔽功能。偏滤器模块承受了来自于等离子体的高热负荷，可达10MW/㎡以上，为及时排出这些能量，偏滤器靶板内设计有高效冷却结构，一般利用高温高压水将热量带出装置。由于偏滤器模块所处的特殊工作环境：高温、高辐射、高热流，真空室的偏滤器等内部部件等很容易发生损坏。在托克马克服役工作区间，偏滤器模块出现烧蚀的情形的时候就需要进行维护、更换等操作。由于氘氚聚变的反应产物的中子对材料的活化作用，即使在等离子体停止放电工作时，真空室仍然存在着辐射，因此工作人员必须在真空室外操作机器人对偏滤器模块等内部部件进行维护、更换等操作，即遥操作。所谓遥操作(Remote Handing,RH)，就是指操作人员在远离托克马克装置的安全区域，通过利用计算机平台，通过工程管理系统和集成技术，操控机器人对真空室内部部件如偏滤器等进行维护、更换的过程。对于偏滤器模块来说，其遥操作系统包括对偏滤器模块的抓取、运送、安装、拆卸等过程，因此偏滤器模块的安装，拆卸过程需要简易、方便、快捷，这就需要偏滤器模块的遥操作兼容结构设计符合这一要求，以保证遥操作的顺利进行。因此对于核聚变堆偏滤器遥操作集成设计的要求主要有以下几点：

(1)结构设计上：当对偏滤器模块进行遥操作时，能够保证外部机械臂能够对偏滤器模块进行抓取，实现偏滤器模块从真空室外到真空室内，并将偏滤器模块安装在真空室内，冷却管道等部件能够被焊接起来；更换时，能够将偏滤器模块的冷却管道等部件进行切割，然后将偏滤器模块进行拆卸，运送到真空室外；

(2)结构功能上：首先需要满足偏滤器排热等基本功能需求；其次要能够和真空室的内外轨道很好地衔接，稳固安装在真空室内，即使当等离子体破裂时产生电磁力等载荷，偏滤器结构依然不受影响；

(3)支撑结构的设计要求：当偏滤器模块安装至真空室内时，在等离子体没有工作之前，所设计的支撑结构应该能够承受偏滤器模块约10t的重力要求；满足六点定位原理，当偏滤器模块在真空室内安装时，其所有自由度必须被支撑结构完全约束住：偏滤器模块的稳定性要求，要合理规划支撑结构的位置，确保内外支撑的位置应该在重心之上，同时应该保证重心的投影在偏滤器模块的环向平分面上，使偏滤器模块横向和纵向都是稳定的；

(4)能够符合各种辅助操作工具的工作要求，如焊接工具，切割工具，检测工具等，同时需要保证偏滤器的安装精度，当需要维护、拆卸时，能够方便地将偏滤器模块拆卸下来，考虑到遥操作的可行性，偏滤器需采用模块化设计。