Панель первой стенки термоядерного реактора

Полезная модель относится к области термоядерного синтеза и может быть использована в конструкции панели первой стенки термоядерного реактора.
Наиболее близкой к заявленной полезной модели по совокупности существенных признаков является панель первой стенки термоядерного реактора, содержащая несущий элемент, выполненный в виде двутавра с наклонными полками, каналы охлаждения с теплоносителем, проходящие внутри двутавра, и электроизоляцию, расположенную в местах контакта панели первой стенки с модулем бланкета (см. А.Ю. Лешуков, Ю.С. Стребков, М.Н. Свириденко и др. Разработка конструкции, изготовление и экспериментальное обоснование компонентов системы бланкета ИТЭР, поставляемых АО «НИКИЭТ». V Международная научно-техническая конференция НИКИЭТ - 2018, Сборник докладов, стр. 141, рис. 2).
В известном устройстве на поверхности двутавра, обращенной к модулю бланкета, и на поверхностях наклонных полок выполнены посадочные гнезда для установки накладок. Накладки обеспечивают электрическую изоляцию панели первой стенки от модуля бланкета, для чего на них нанесено электроизолирующее покрытие.
Недостатком известного технического решения являются низкие радиационно-защитные свойства панели первой стенки термоядерного реактора в зонах установки накладок из-за невозможности расположения в этих зонах каналов охлаждения с теплоносителем. Кроме того, наличие накладок с нанесенным электроизолирующим покрытием, устанавливаемых в посадочные гнезда несущей конструкции панели первой стенки, уменьшает точность монтажа панели первой стенки и модуля бланкета термоядерного реактора, и, как следствие, увеличивает неравномерность тепловых нагрузок, воспринимаемых панелью первой стенки, что ведет к уменьшению срока ее эксплуатации.
Задачей настоящей полезной модели является повышение надежности панели первой стенки термоядерного реактора.
Техническим результатом настоящей полезной модели является повышение радиационно-защитных свойств панели первой стенки термоядерного реактора с одновременным увеличением срока ее эксплуатации.
Указанный технический результат достигается тем, что в известной панели первой стенки термоядерного реактора, содержащей несущий элемент, выполненный в виде двутавра с наклонными полками, каналы охлаждения с теплоносителем, проходящие внутри двутавра, и электроизоляцию, расположенную в местах контакта панели первой стенки с модулем бланкета согласно полезной модели в двутавре выполнены дополнительные каналы охлаждения с теплоносителем, при этом электроизоляция нанесена на внешнюю поверхность двутавра, обращенную к модулю бланкета, и на поверхности наклонных полок.
Наличие дополнительных каналов охлаждения с водным теплоносителем, повышает радиационно-защитные свойства панели первой стенки термоядерного реактора, так как вода является хорошим поглотителем нейтронов. Наличие электроизоляционного покрытия непосредственно на поверхностях двутавра обеспечивает возможность расположения дополнительных охлаждающих каналов в местах, где в известном устройстве установлены электроизолирующие накладки и такая возможность отсутствует. Кроме того, конструкция заявленного устройства увеличивает точность монтажа панели первой стенки и модуля бланкета термоядерного реактора за счет исключения из сборочных размерных цепочек размеров накладок и размеров углублений под них, что приводит к уменьшению неравномерности тепловых нагрузок, воспринимаемых панелью первой стенки, что, в свою очередь, ведет к увеличению срока ее эксплуатации.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена панель первой стенки термоядерного реактора (изометрический вид со стороны модуля бланкета).
Панель первой стенки термоядерного реактора содержит несущий элемент 1, который выполнен в виде двутавра с наклонными полками. В несущем элементе 1 выполнены каналы охлаждения 2 с теплоносителем. Несущий элемент 1 закрепляют на модуля бланкета (на чертеже не показан) посредством центрального болта 3 с образованием резьбового соединения. Несущий элемент 1 снабжен дополнительными каналами охлаждения 4 с теплоносителем. Электроизоляция 5 нанесена на внешнюю поверхности двутавра, обращенную к модулю бланкета, и на поверхности наклонных полок.
Монтаж панели первой стенки термоядерного реактора осуществляют следующим образом.
Центральный болт 3 устанавливают по резьбе, выполненной на боковой поверхности его головки, в соответствующую резьбу несущего элемента 1, при этом тело центрального болта 3, снабженное силовой резьбой, обращено в сторону модуля бланкета термоядерного реактора (на чертеже не показан). Панель первой стенки в сборе подают тыльной стороной к модулю бланкета, обеспечивая соосность тела центрального болта 3 и резьбового отверстия, выполненного в модуле бланкета, при этом ответная часть модуля бланкета снабжена углублением, соответствующим по форме несущему элементу 1, выполненному в виде двутавра с наклонными полками. Далее выполняют скручивание центрального болта 3 с резьбы, выполненной в несущем элементе 1, после чего производят закручивание и затяг центрального болта 3 в резьбу модуля бланкета для фиксации панели первой стенки на модуле бланкета, при этом обеспечивают контакт несущего элемента 1 с модулем бланкета в местах контакта с нанесенной электроизоляцией 5.
Панель первой стенки термоядерного реактора работает следующим образом.
В процессе работы термоядерного реактора на панель первой стенки действует радиационное излучение, вызванное горением плазмы. При срывах тока плазмы на все элементы панели первой стенки термоядерного реактора действуют электромагнитные силы, порождаемые взаимодействием токов, возникающих в элементах конструкции, и магнитным полем термоядерного реактора. Панель первой стенки фиксируют на модуле бланкета посредством центрального болта 3, обеспечивая при этом контакт несущего элемента 1, снабженного каналами охлаждения 2 и дополнительными каналами охлаждения 4, с модулем бланкета в местах контакта с нанесенной электроизоляцией 5, что позволяет исключить протекание тока и минимизировать электромагнитные силы, действующие на первую стенку. При этом места контакта несущего элемента 1 на поверхности, обращенной к модулю бланкета, воспринимают радиальную силу и полоидальный и тороидальный моменты, а места контакта поверхностей наклонных полок воспринимают радиальный момент и тороидальную и полоидальную силы. Нанесение электроизоляции 5 непосредственно на поверхностях двутавра обеспечивает возможность расположения дополнительных каналов охлаждения 4 с телоносителем в местах, где в известном устройстве установлены электроизолирующие накладки, что позволяет повысить радиационно-защитные свойства панели первой стенки, а исключение из сборочных размерных цепочек размеров накладок и размеров углублений под них приводит к уменьшению неравномерности тепловых нагрузок, воспринимаемых панелью первой стенки, что, в свою очередь, ведет к увеличению срока ее эксплуатации.