本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種利用單層導(dǎo)向管實現(xiàn)遠程更換的聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊，它包括第一壁，第一壁內(nèi)布滿平行的第一壁氦氣流道，第一壁氦氣流道出口與第二級氦氣聯(lián)箱連通，第一壁的正面設(shè)有預(yù)留孔，單層導(dǎo)向管穿過無隔板阻擋的“U”形氚增殖區(qū)垂直于第一壁的正面安裝在預(yù)留孔上，單層導(dǎo)向管的一端端面與第一壁氦氣流道的后壁平齊，單層導(dǎo)向管的另一端固定在內(nèi)部背板上，單層導(dǎo)向管遠離預(yù)留孔的一端管口設(shè)有密封板，單層導(dǎo)向管包括帶支管的單層導(dǎo)向管和帶通氣孔的單層導(dǎo)向管，支管和通氣孔與第二級氦氣聯(lián)箱連通。本發(fā)明專利技術(shù)具有安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易加工制造等優(yōu)點，可用于核聚變裝置中。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊的
，具體是一種利用單層導(dǎo)向管實現(xiàn)遠程更換的聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊。
技術(shù)介紹
聚變堆包層是實現(xiàn)高環(huán)境適應(yīng)性和低發(fā)電成本的聚變能源應(yīng)用的關(guān)鍵能量轉(zhuǎn)換部件。在聚變裝置中，其主要功能包括包容高溫聚變等離子體、增殖氚、能量轉(zhuǎn)換和輻射屏蔽。包層相關(guān)技術(shù)是聚變能走向商業(yè)應(yīng)用所必須解決的核心技術(shù)。目前，從所采用的氚增殖劑的物質(zhì)形態(tài)上可將聚變堆包層劃分為兩類固態(tài)氚增殖劑包層和液態(tài)氚增殖劑包層。液態(tài)氚增殖劑包層由于具有很好的幾何適應(yīng)性、氚增殖能力、導(dǎo)熱和載熱能力，可在線提取氚，可在線補充消耗掉的鋰等優(yōu)點而具有非常大的吸引力，得到了聚變堆包層領(lǐng)域的普遍關(guān)注和深入研究。聚變堆包層的設(shè)計須要考慮包層的更換。聚變堆包層是通過包層背部的機械連接裝置固定在真空室內(nèi)壁上的，包層管道的連接也位于包層的背部，若想在真空室內(nèi)對包層進行更換，需要斷開或連接包層背部的機械連接裝置和管道。由于真空室內(nèi)發(fā)生氘-氚聚變反應(yīng)，具有很強的中子輻照，人不能直接進入真空室，所以對真空室內(nèi)部部件的更換只能靠遠程操作系統(tǒng)完成，但是為了滿足屏蔽要求，真空室內(nèi)壁由真空室內(nèi)部部件(如包層、偏濾器等)完全覆蓋，導(dǎo)致遠程操作工具無法直接接近機械連接裝置和管道接口，包層的更換成為聚變堆包層研發(fā)的一項關(guān)鍵技術(shù)。目前，對于聚變堆包層的更換主要是通過調(diào)節(jié)真空室窗口的位置、數(shù)量和大小，同時取出一列包層模塊到熱室進行更換，然后再將裝配好的一列包層模塊送進真空室安裝，例如，在聚變堆裝置周圍的多個扇形區(qū)內(nèi)開大的水平窗口或豎直上窗口，同時拆卸或安裝一個扇形區(qū)的真空室及其內(nèi)部部件；或者同時開較小的上窗口和較大的中窗口，包層模塊從上窗口和中窗口進出；或者僅開較大的中窗口，包層模塊從中窗口進出。其缺點是(I)真空室外空間有限，開足夠大的豎直上窗口的可行性很小；(2)水平窗口太大，中子泄露問題嚴重，很難滿足屏蔽要求；(3) —次操作一列包層模塊，體積大，質(zhì)量重，對外部操作和空間要求高；(4)若只需對于個別包層模塊進行更換，按以上方案，耗時太長，而且會影響其他部件的使用壽命。顯然，尋求和發(fā)展能在真空室內(nèi)完成單個包層模塊的更換的技術(shù)對聚變能研究與應(yīng)用具有重大意義。為了能在真空室內(nèi)完成單個包層模塊的更換，在2005年，有人基于管道內(nèi)遠程切割與焊接這一較為成熟的技術(shù)基礎(chǔ)，提出了采用遠程操作工具從同心中空管的內(nèi)管進入雙冷液態(tài)鋰鉛包層模塊內(nèi)部以實現(xiàn)包層模塊更換的方法，其不足之處是(1)同心中空管內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，可靠性差；(2)同心中空管直接穿透第一壁和氚增殖區(qū)內(nèi)部組件，導(dǎo)致包層模塊的裝配非常困難，可行性低；(3)被穿透的第一壁和包層內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)內(nèi)的氦氣流道的布置難度大，而且容易導(dǎo)致局部溫度過高，影響包層模塊的安全可靠性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、易加工制造的可利用單層導(dǎo)向管實現(xiàn)遠程更換的聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是一種利用單層導(dǎo)向管實現(xiàn)遠程更換的聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊，它包括第一壁，第一壁內(nèi)布滿平行的第一壁氦氣流道，第一壁氦氣流道出口與第二級氦氣聯(lián)箱連通，第一壁的正面設(shè)有預(yù)留孔，單層導(dǎo)向管穿過無隔板阻擋的“U”形氚增殖區(qū)垂直于第一壁的正面安裝在預(yù)留孔上，單層導(dǎo)向管的一端端面與第一壁氦氣流道的后壁平齊，單層導(dǎo)向管的另一端固定在內(nèi)部背板上，單層導(dǎo)向管遠離預(yù)留孔的一端管口設(shè)有密封板，單層導(dǎo)向管包括帶支管的單層導(dǎo)向管和帶通氣孔的單層導(dǎo)向管，支管和通氣孔與第二級氦氣聯(lián)箱連通。所述的預(yù)留孔穿透第一壁，預(yù)留孔與第一壁氦氣流道連通，預(yù)留孔的靠第一壁外側(cè)設(shè)有密封板。所述的“U”形氚增殖區(qū)的凹面是由三塊徑向隔板隔成，徑向隔板的內(nèi)部設(shè)有氦氣流道，“U”形氚增殖區(qū)的外圍形狀與包層模塊的外形一致，液態(tài)氚增殖劑在“U”形氚增殖區(qū)內(nèi)的流動路徑呈“U”形。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是1.采用帶支管和帶通氣孔兩種單層導(dǎo)向管，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、易加工制造；2.單層導(dǎo)向管的氦氣冷卻方案更合理，直接從第一壁氦氣流道內(nèi)分流一部分氦氣進入單層導(dǎo)向管，流進第二級氦氣聯(lián)箱，這樣不影響第一壁氦氣流道平行、均勻的分布在第一壁內(nèi)，既提高了第一壁的安全可靠性，又大大降低了第一壁的加工制造難度；3.利用多塊內(nèi)部設(shè)有氦氣流道的徑向隔板隔出一個“U”形氚增殖區(qū)，單層導(dǎo)向管直接穿過無隔板阻擋的“U”形氚增殖區(qū)，既避免了單層導(dǎo)向管穿透氚增殖區(qū)內(nèi)部組件，又克服了包層模塊不規(guī)則外形的缺點，簡化了包層模塊結(jié)構(gòu)，大大降低了包層模塊的加工制造難度，同時也提高了包層模塊的安全可靠性；4.單層導(dǎo)向管為單層結(jié)構(gòu)，直徑較小，有利于保持第一壁的結(jié)構(gòu)完整性和提高包層模塊的氚增殖量；5.本專利技術(shù)在聚變堆和聚變-裂變混合堆的液態(tài)氚增殖劑包層設(shè)計領(lǐng)域具有普適性，同時，本專利技術(shù)中的單層導(dǎo)向管可以用于聚變堆固態(tài)氚增殖劑包層。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的右視圖；圖2為本專利技術(shù)的主視圖；圖3為圖1的A—A首I]視圖；圖4為圖2的B— B剖視圖； 圖5為圖2的C一C剖視圖。圖中1.第一壁；2.上蓋板；3.下蓋板；4.背板；5.液態(tài)氚增殖劑分配箱；6.液態(tài)氚增殖劑匯集箱；7.液態(tài)氚增殖劑進口母管；8.液態(tài)氚增殖劑進口總管道；9.液態(tài)氚增殖劑出口總管道；10.液態(tài)氚增殖劑出口母管；11.氦氣進口管道；12.氦氣出口管道；13.氦氣進口母管；14.氦氣出口母管；15.螺栓；16.矩形鍵；17.環(huán)徑隔板；18.徑極隔板；19. “U”形氚增殖區(qū)；20.立方形氚增殖區(qū)；21.單層導(dǎo)向管；22.環(huán)極隔板；23.支管；24.通氣孔；25.第一壁氦氣流道；26.預(yù)留孔；27.內(nèi)部背板；28.密封板；29.第一壁氦氣流道出口 ；30.第二級氦氣聯(lián)箱。具體實施方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式對本專利技術(shù)作進一步詳細說明如圖1和圖2所示，第一壁1、上蓋板2、下蓋板3和背板4構(gòu)成盒狀結(jié)構(gòu)，背板4的上部設(shè)有液態(tài)氚增殖劑分配箱5和液態(tài)氚增殖劑匯集箱6，液態(tài)氚增殖劑從液態(tài)氚增殖劑進口母管7流進液態(tài)氚增殖劑進口總管道8，進入液態(tài)氚增殖劑分配箱5后分為多個支路進入氚增殖區(qū)，然后匯集到液態(tài)氚增殖劑匯集箱6，通過液態(tài)氚增殖劑出口總管道9流進液態(tài)氚增殖劑出口母管10，其中氚增殖區(qū)的形狀如圖3和圖4所示。背板4的下部設(shè)有氦氣進口管道11和氦氣出口管道12，分別與氦氣進口母管13和氦氣出口母管14連接。背板4上設(shè)有四個螺栓15和四個矩形鍵16，用于包層模塊的連接與固定。在真空室內(nèi)對包層模塊進行遠程更換須要斷開或連接背板4上的螺栓15和管道8、9、11、12。包層模塊的結(jié)構(gòu)材料為低活化鋼，液態(tài)氣增殖劑為液態(tài)鉛鋰合金或液態(tài)鋰。如圖3所示，一塊環(huán)徑隔板17和三塊徑極隔板18互相垂直焊接，將包層模塊的內(nèi)部空間分隔成一個“U”形氚增殖區(qū)19和兩個立方形氚增殖區(qū)20。環(huán)徑隔板17和徑極隔板18的結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有氦氣流道。單層導(dǎo)向管21穿過無隔板阻擋的“U”形氚增殖區(qū)19，遠程操作工具通過單層導(dǎo)向管21進入包層模塊內(nèi)部斷開或連接螺栓15和管道8、9、11、12。“U”形氚增殖區(qū)19的凹面由三塊徑向隔板組成，隔板內(nèi)有氦氣流道，“U”形氚增殖區(qū)19的外圍形狀與包層模塊的外形一致。“U”形氚增殖區(qū)19的設(shè)計，既克服了包層模塊不規(guī)則外形的缺點，簡化包本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
利用單層導(dǎo)向管實現(xiàn)遠程更換的聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊，其特征在于：它包括第一壁（1），第一壁（1）內(nèi)布滿平行的第一壁氦氣流道（25），第一壁氦氣流道出口（29）與第二級氦氣聯(lián)箱（30）連通，第一壁（1）的正面設(shè)有預(yù)留孔（26），單層導(dǎo)向管（21）穿過無隔板阻擋的“U”形氚增殖區(qū)（19）垂直于第一壁（1）的正面安裝在預(yù)留孔（26）上，單層導(dǎo)向管（21）的一端端面與第一壁氦氣流道（25）的后壁平齊，單層導(dǎo)向管（21）的另一端固定在內(nèi)部背板（27）上，單層導(dǎo)向管（21）遠離預(yù)留孔（26）的一端管口設(shè)有密封板（28），單層導(dǎo)向管（21）包括帶支管（23）的單層導(dǎo)向管（21）和帶通氣孔（24）的單層導(dǎo)向管（21），支管（23）和通氣孔（24）與第二級氦氣聯(lián)箱（30）連通。
【技術(shù)特征摘要】
限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護之列。權(quán)利要求1.利用單層導(dǎo)向管實現(xiàn)遠程更換的聚變堆液態(tài)氚增殖劑包層模塊，其特征在于:它包括第一壁(1)，第一壁(I)內(nèi)布滿平行的第一壁氦氣流道(25)，第一壁氦氣流道出口(29)與第二級氦氣聯(lián)箱(30)連通，第一壁(I)的正面設(shè)有預(yù)留孔(26)，單層導(dǎo)向管(21)穿過無隔板阻擋的“U”形氚增殖區(qū)(19)垂直于第一壁(I)的正面安裝在預(yù)留孔(26)上，單層導(dǎo)向管(21)的一端端面與第一壁氦氣流道(25)的后壁平齊，單層導(dǎo)向管(21)的另一端固定在內(nèi)部背板(27)上，單層導(dǎo)向管(21)遠離預(yù)留孔(26)的一端管口設(shè)有密封板(28)，單層導(dǎo)向管(21)包括帶...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李敏，倪木一，廉超，蔣潔瓊，吳宜燦，
申請(專利權(quán))人：中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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