Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора

Полезная модель относится к термоядерной технике и может быть использована в устройствах для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненное в виде монолитного блока с фасонными прорезями и токопроводящими элементами, расположенными в виде пакета между фланцами, которые выполнены на концевых участках монолитного блока, при этом токопроводящие элементы выполнены одинаковой толщины с разнонаправленными участками поверхностей (см. Ю.Г. Драгунов, А.Ю. Лешуков, Ю.С. Стребков и др. Разработка конструкции, изготовление и экспериментальное обоснование работоспособности компонентов системы бланкета ИТЭР. ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез, 2016, т. 39, вып. 4, стр. 21, рис. 14).
Известное устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненное в виде монолитного блока, содержащее два фланца, соединенные токопроводящими элементами. В местах перехода между разнонаправленными участками поверхностей токопроводящих элементов во время работы реактора возникает наибольший размах деформаций, который может привести к появлению и развитию трещины вплоть до полного разрушения токопроводящего элемента.
Недостатком известного устройства является возможное нарушение электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом термоядерного реактора под действием циклических перемещений внутрикамерного компонента относительно вакуумного корпуса и знакопеременных пондеромоторных сил, возникающих при работе термоядерного реактора. В местах перехода между разнонаправленными участками поверхностей токопроводящих элементов размах деформаций достигает наибольших значений, что ограничивает циклическую прочность токопроводящих элементов.
Задачей настоящей полезной модели является создание устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, которое повысит надежность электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом реактора и обеспечит тем самым надежную работу термоядерного реактора в целом.
Техническим результатом настоящей полезной модели является увеличение циклической прочности токопроводящих элементов в местах перехода между разнонаправленными участками их поверхностей.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненное в виде монолитного блока с фасонными прорезями и токопроводящими элементами, расположенными в виде пакета между фланцами, которые выполнены на концевых участках монолитного блока, при этом токопроводящие элементы выполнены одинаковой толщины с разнонаправленными участками поверхностей, согласно полезной модели в местах перехода между разнонаправленными участками поверхностей токопроводящих элементов выполнены сквозные отверстия.
Кроме этого, сквозные отверстия выполнены в количестве, кратном двум, и расположены на одинаковом удалении от краев токопроводящего элемента.
Совпадение областей пластических деформаций, образующихся в материале токопроводящих элементов впереди растущих трещин, с областями сквозных отверстий, выполненных в местах перехода между разнонаправленными участками поверхностей токопроводящих элементов, исключает возможность распространения трещин за пределами областей сквозных отверстий в направлении к центру токопроводящих элементов за счет исключения возможности распространения пластических деформаций вне материала токопроводящего элемента, и, как следствие, предотвращает возможное нарушение электрического соединения между внутрикамерным компонентом и вакуумным корпусом термоядерного реактора. Исключение возможности нарушения электрического соединения позволяет увеличить циклическую прочность токопроводящих элементов в местах перехода между разнонаправленными участками их поверхностей.
Выполнение сквозных отверстий в количестве кратном двум при их расположении на одинаковом удалении от краев токопроводящего элемента обусловлено условием симметричности работы токопроводящего элемента.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора в сборе с вакуумным корпусом и внутрикамерным компонентом (продольный разрез), на фиг. 2 приведено устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора (общий вид, изометрия).
Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора содержит два фланца 1,2 и расположенный между ними пакет токопроводящих элементов 3 с разнонаправленными участками поверхностей. Для крепления устройства к внутрикамерному компоненту 4 и вакуумному корпусу 5 служат фланцы 1 и 2. Устройство представляет собой монолитный блок, выполненный из одной заготовки из электропроводящего материала. В центральной части монолитного блока расположены токопроводящие элементы 3, которые имеют волнообразную форму и выполнены одинаковой толщины с разнонаправленными участками поверхностей, промежутки между которыми образуют фасонные прорези, выполненные посредством электроэрозионной обработки. В местах перехода между разнонаправленными участками поверхностей токопроводящих элементов 3 выполнены сквозные отверстия 6 на одинаковом удалении от их краев. Концевые участки монолитного блока являются фланцами 1 и 2, в которых выполнены монтажные отверстия для крепления устройства к вакуумному корпусу 5 и внутрикамерному компоненту 4.
Устройство работает следующим образом.
При срыве тока плазмы от внутрикамерного компонента 4 к вакуумному корпусу 5 необходимо отвести большой электрический ток. От внутрикамерного компонента 4 ток течет в устройство через фланец 2. От фланца 2 через токопроводящие элементы 3, имеющие разнонаправленные участки поверхностей, ток течет к фланцу 1. От устройства через фланец 1 ток течет в вакуумный корпус 5 термоядерного реактора. При работе термоядерного реактора, ввиду импульсного характера его действия, фланец 2, соединенный с внутрикамерным компонентом 4, циклически смещается вместе с последним относительно фланца, соединенного с вакуумным корпусом 5. При этом выполнение сквозных отверстий 6 в местах перехода между разнонаправленными участками поверхностей на одинаковом удалении от краев токопроводящих элементов 3 предотвращает возможное нарушение электрического соединения между внутрикамерным компонентом 4 и вакуумным корпусом 5 термоядерного реактора, что увеличивает циклическую прочность токопроводящих элементов 3 и, в свою очередь, повышает их надежность.