УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ ВНУТРИКАМЕРНЫХ КОМПОНЕНТОВ С ВАКУУМНЫМ КОРПУСОМ ТЕРМОЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
DEVICE FOR ELECTRICAL CONNECTION OF INTRA-CHAMBER COMPONENTS WITH VACUUM HOUSING OF THERMONUCLEAR REACTOR

Изобретение относится к термоядерной технике и может быть применено в устройствах для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному изобретению является устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, содержащее установленные в единый пакет токопроводящие пластины с разнонаправленными участками поверхности, выполненными между фланцами для крепления к внутрикамерному компоненту и вакуумному корпусу (International Atomic Energy Agency (МАГАТЭ), Vienna, 2002 ITER TECHNICAL BASIS, ITER EDA Documentation series No.24, Plant Description Document, Chapter 2.3, Page 10 - 2.3.4.3 Electrical Connection, Figure 2.3.4-4 One Strap of the Electrical Connection).
В известном устройстве поверхность пластин с разнонаправленными участками имеет Г-образную форму и снабжена перфорацией. Пластины вложены одна в другую с образованием П-образного единого пакета. В известном устройстве перфорация и сгибы пластин не обеспечивают достаточной податливости пакета токопроводящих пластин в направлении, нормальном плоскости боковых частей. Кроме этого, поскольку токопроводяшие пластины имеют вертикально направленные участки, по которым ток течет перпендикулярно главной (тороидальной) составляющей магнитного поля, то это может привести к большим электромагнитным усилиям, действующим на устройство.
Недостатком известного устройства является ограниченная токовая нагрузочная способность при прохождении через него тока при срыве плазмы. Ток, текущий перпендикулярно магнитному полю (максимальное значение тороидальной составляющей магнитного поля токамака может быть около 9 Тл), вызывает значительное усилие на устройство, достигающее несколько десятков кН. Максимальное усилие действует на проводник, расположенный перпендикулярно полю. Таким образом, токовая нагрузочная способность известного устройства ограничена величиной податливости пакета пластинчатых токопроводящих элементов, величиной тороидальной составляющей магнитного поля термоядерного реактора и наличием токоведущих участков устройства, перпендикулярных полю.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, которое позволит обеспечить надежность работы устройства и термоядерного реактора в течение необходимого числа циклов срывов плазмы.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение нагрузочной способности по току и податливости устройства в целом за счет создания в токопроводящих пластинах участков с встречно направленным током, перпендикулярным тороидальной составляющей магнитного поля.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, содержащем установленные в единый пакет токопроводящие пластины с разнонаправленными участками поверхности, выполненными между фланцами для крепления к внутрикамерному компоненту и вакуумному корпусу, согласно заявленному изобретению поверхность пластин с разнонаправленными участками имеет форму симметричной волны по меньшей мере одного полного периода.
Выполнение токопроводящих пластин в виде симметричной волны одного полного периода или симметричной волны любого другого целого числа полных периодов обеспечивает взаимную компенсацию сил, возникающих в пластинах при взаимодействии тока с тороидальной (доминирующей) составляющей магнитного поля, что позволяет увеличить нагрузочную способность по току и податливость устройства в целом.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора (общий вид, изометрия), на фиг. 2 представлена токопроводящая пластина (вид сверху), на фиг. 3 показана токопроводящая пластина (вид сбоку).
Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора содержит токопроводящие пластины 1 с фланцами, проставки 2, 3 и крепежные элементы: шпильки 4 и гайки 5. Во фланцах некоторых токопроводящих пластин 1 и некоторых проставках 2, 3 выполнены монтажные отверстия для крепления к вакуумному корпусу термоядерного реактора (на чертеже не показан) и внутрикамерному компоненту (на чертеже не показан). Поверхность токопроводящих пластин 1 между фланцами выполнена с разнонаправленными участками и имеет форму симметричной волны одного полного периода. В зависимости от требований компоновки поверхность токопроводящих пластин 1 может иметь форму симметричной волны более одного полного периода. Токопроводящие пластины 1 собраны в единый пакет, при этом между токопроводящими пластинами 1 установлены проставки 2, 3. Пакет токопроводящих пластин 1 и проставок 2 скреплен посредством крепежных элементов: шпилек 4 и гаек 5, либо иным способом (пайка, сварка).
Устройство работает следующим образом.
Во время работы термоядерного реактора фланцы пластин устройства циклически смещаются друг относительно друга из-за разных температур конструкций и других факторов. При этом форма пластин 1 в виде симметричной волны обеспечивает требуемую податливость устройства по трем координатам.
При срыве плазмы от внутрикамерного компонента к вакуумному корпусу термоядерного реактора необходимо отвести большой электрический ток. От внутрикамерного компонента ток течет в устройство через присоединенный к компоненту фланец устройства. После протекания через пластины устройства ток течет в вакуумный корпус через присоединенный к нему фланец устройства. При протекании тока через пластины 1 устройства происходит компенсация усилий, появляющихся на одних перпендикулярных тороидальному полю участках, за счет усилий на других участках, где ток течет относительно тороидального поля в обратном направлении. Полная компенсация усилий, порожденных током и тороидальным магнитным полем, обусловлена симметричной формой волны пластины и полным ее периодом (целым числом периодов).