Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора
DEVICE FOR ELECTRICAL CONNECTION OF IN-CHAMBER COMPONENTS WITH A VACUUM HOUSING OF A THERMONUCLEAR REACTOR

Изобретение относится к термоядерной технике и может быть использовано в устройствах для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора.
Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков является устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненное в виде монолитного блока с токопроводящими элементами и фасонными прорезями, при этом токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых участках монолитного блока (заявка PCT/RU 2017/000022, G21B 1/17, опубл. 10.08.2017).
Известное устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора выполнено из монолитного блока, содержащее два фланца, соединенные токопроводящими элементами. При неизменных габаритных размерах устройства, ограниченных параметрами термоядерной установки, токовая нагрузочная способность определяется количеством токопроводящих элементов в пакете. При выбранной толщине и форме токопроводящего элемента их количество в пакете тем меньше, чем больше ширина прорезей между ними.
Недостатком известного устройства является его ограниченная токовая нагрузочная способность, что не позволяет повысить удельную мощность реактора. Действие сил Ампера на токопроводящие элементы, расположенные в центре пакета, взаимно скомпенсировано. Максимальные нескомпенсированные нагрузки от сил Ампера действуют на токопроводящие элементы, расположенные по краям пакета. Таким образом, токовая нагрузочная способность устройства ограничена нагрузочной способностью крайних токопроводящих элементов в пакете, которая снижается тем больше, чем больше нарушается симметрия формы волны.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, которое обеспечит надежность работы устройства и позволит повысить удельную мощность реактора.
Технический результат настоящего изобретения заключается в увеличении токовой нагрузочной способности устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора с одновременным сохранением его габаритных размеров.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, выполненном в виде монолитного блока с токопроводящими элементами и фасонными прорезями, при этом токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам, которые выполнены на концевых участках монолитного блока,
согласно изобретению расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков определяют по формуле:
d≤4*s/(n-1),
где: d - расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков, [м]; s - толщина токопроводящего элемента на прямолинейном участке, [м]; n - общее число токопроводящих элементов.
Расчетно-экспериментальным путем было установлено, что при величине расстояния между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков d большей, чем произведение 4*s/(n-1), токопроводящие элементы смещаются и деформируются, нарушая симметричную форму волны, снижая тем самым токовую нагрузочную способность устройства. Выбор величины расстояния между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков d не более произведения 4*s/(n-1) обеспечивает минимальное нарушение симметрии формы волны токопроводящих элементов под действием сил Ампера, что позволяет увеличить токовую нагрузочную способность устройства с одновременным сохранением его габаритных размеров.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведено устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора (общий вид, изометрия), на фиг. 2 показано устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора (вид сверху), на фиг. 3 представлен увеличенный фрагмент устройства для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора, на фиг. 4 показано устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора в сборе с вакуумным корпусом и внутрикамерным компонентом (продольный разрез).
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 поверхности. Фланцы 1 и 2 служат для крепления к внутрикамерному компоненту 4 и вакуумному корпусу 5. Устройство представляет собой монолитный блок, выполненный из одной заготовки из электропроводящего материала. В центральной части монолитного блока расположены токопроводящие элементы, которые имеют волнообразную форму с прямыми участками, промежутки между которыми образуют фасонные прорези. Токопроводящие элементы имеют профилированные утолщения между разнонаправленными участками поверхности и в местах перехода к фланцам 1 и 2. Расстояние между двумя соседними токопроводящими элементами в местах расположения их прямолинейных участков d выбирают равным 4*s/(n-1), где: s - толщина токопроводящего элемента на прямолинейном участке, [м], n - общее число токопроводящих элементов. Концевые части монолитного блока являются фланцами 1 и 2. Во фланцах 1 и 2 выполнены монтажные отверстия для крепления устройства к вакуумному корпусу 4 и внутрикамерному компоненту 5 реактора.
Устройство для электрического соединения внутрикамерных компонентов с вакуумным корпусом термоядерного реактора работает следующим образом. При срыве тока плазмы от внутрикамерного компонента 4 к вакуумному корпусу 5 термоядерного реактора необходимо отвести большой электрический ток, вызывающий электромагнитные силы, действующие на устройство. От внутрикамерного компонента 4 ток течет в устройство через фланец 2. От фланца 2 ток течет по устройству через токопроводящие элементы 3 к фланцу 1. От устройства через фланец 1 ток течет в вакуумный корпус 5 термоядерного ректора. При работе реактора фланец 2, соединенный с внутрикамерным компонентом 4, смещается вместе с последним относительно фланца 1, соединенного с вакуумным корпусом 5, при этом целостность устройства сохраняется, поскольку токопроводящие элементы 3 имеют форму волны, обладающей податливостью.