Лимитер токамака

 

1. ЛИМИТЕР ТОКАМАКА с движущейся приемной поверхностью, снабженный приводом для ее непрерывного перемещения относительно плазмы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства путам увеличения его твплоаккумулирующей способности при одновременном зтугеньше- НИИ загрязнения плазмы, приемная поверххюсть лимитера выполнена в виде кольцевой ленты, натянутой между опорами . 2. Лимитер по п. 1,отличаю-щ и и с я тем, что кольцевая лента вьтолнена многозвенной. г SS Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИН (19) (И) 3ш 1 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2 1 ) 3393327/182 5 (22 ) 11.02,82 (46) 30.09.83. Бюп, Ж 36 (72) Ю. С. Максимов (53) 533.9 (088.8) (56) 1. долгов-Савельев Г. Г. и др.

Исследование тороидальных разрядов в сильном магнитном поле.- ЖЭТФ, т. 38, вып, 2,1960, с. 394-404.

2. Bepmoa В. B., Мирнов С. В. Роль примесей s современных экспериментах на токамаке. » «"Ядерный синтез, т, 14, 1974, с. 383 (прототип). (54) (57) 1. ЛИМИТЕР TOKAMAKA c движущейся приемной поверхностью, снабженный приводом для ее непрерывного перемещения относительно плазмы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения габаритов устройства путем увеличения его теплоаккумулирующей способности при одновременном уменьшении загрязнения плазмы, приемная поверхность лимитера выполнена в виде кольцевой ленты, натянутой между опорами, 2 . Лимитер по п. 1, о т л и ч а ю.ш и и с я тем, что кольцевая лента выполнена многозвенной.

1045273

Изобретение относится к технике, связанной с физикой плазмы и проблемой упрявляомОГО яде рнсгО синтеза, и примо няется в качестве неоплавляемого лимитера (пиафрагмы) токамака, позволяющего 5 исключить поступление в плазму примесей, вслецствие процессов оплавления и испареННН приповерхнсстнсгс слОЯ лимитора при ВзаимОдействии с плазмОй.

Известны непоцвижные диафрагмы 0 тскамака, изготовленные из тугсплавкогс металла (Вольфрама, молибцена, тантала и т.п.) или сплава (вольфрам-молиб цен, вольфрам-рений). Совместно с такими

v,èBôpBãìBMH, выполненными в вице мас- 5 сивных кольцевых секций и расположенными коаксиально внутренней поверхности разрядной камеры, цополнительно мон|ируются oтдeльньie секции из графита или стали, перемещаем ыо при необхопи- 20 мости в пределах 5-10 см от импульса к импульсу без нарушения ваКууме (1J

Банные диафрагмы (лимитеры) активно взаимодействуют с плазмой и поэтому подвержены распылению и оплавлению.

Зти процессы, протекающие в условиях вакуума, приводят к поступлению в плазму многозарядных примесных ионов, в резуль тате чего увеличивается мощность излучения, приводящая к охлажцению плазмы.

Б случае статических (неподвижных

Вс Время импульса) диафрагм (лимите ров) эти крайне врецные для нагрева и термсизоляции плазмы процессы неизбежны. При этом, ectIII эффект распыления можно уменьшить путом применения материала с малым значением коэффициента распыления, то эффект оплавления приговерхностного слоя статического лимитетра неустраним. При большой величине пло-но-40 сти потока мощности, поступающего на лимитер, происходит настолько быстрый нагрев цо температуры плавления и испарония тонкого приповерхностного слоя материала, что полностью утрачивают 45 смысл трациционные (с протоком теплоносителя В обьеме тела) охлаждающие уст ройс тва.

Наиболее близким к прецлагаемому является лимитер токамака с движущейся 50 приемной поверхностью, снабженный приВодом цля ее непрерывного перемещения относительно плазмы, приемная поверхность которого выполнена в Виде циска. Г!ри вращении диск Взаимопейству- 55 ет с плазмой своей плоской кромкой (2)

Нецсстатком известного устройства,. создающим труцности на пути его практическогo использования, является то, что вс избежание оплавления несбхс:. и:;:а большая скорость вращения циска, Однако при увеличении скорости вращения возрастает частоте Вс;:.действия плазмы на одни и то же участки паве рхности кромки диска, В ре;:упьтате этогс тснкv, приповерхностный слой дпс-::: цс температуры плавления зВ. Й =- мя, гораздо меньшеэ длитепьност .. импульса токамака. Чтобы искл: ни "= и;;-,.Песо сплав пения, необходимо увс. и-;ить:;: :iп.у окружности диска, т.е. егo диаметр, Простой расчет показывает, что даже гри не очень Высоких параметрах плазмы, достигнутых на цействуюших сегодня токамаках, диаметр такого диска должен достигать величины Я м„Крс о-::ere, вращающейся диафрагме присуща кривиз=

HB: c тсрсипальным плазменн1 li .i ..:Пурсм сопрягается Выпуклая кромка .",руг-, (Дисха), В ТО ВРОМЯ Ках фСРМа СсгРЯгаомой кромки должна быть Вогнутой или прямой.

Пель изобретения = уменьшение габаритов устройства путем увеличения его теплоакку,. улируюшей способности при одновременном уменьшении за.-р.;знения плазмы.

Указанная цель достигается тем, что в лимитеро токамака с движущейся приемной

ПсворгНССТЬЮ, СНабжЕНИСМ ПрИВОПСМ ПЛя ЕЕ нопрзрывнсгс перемещения относительно плазмы, .и рие мная псво pxH Gc Tb выпслняе т"=ctt В Видо кольцевой ленты„натянутой между опорами.

Приемная поверхность лимитора может быть выгслнена также в Виде,л:сгозвеннсй цепи, например, похожей на гусеницу трак= тора,, в которой сами звенья Выполняют роль лимитера, или В Виде многорядной це= пл Галля со звеньями, несуними на себе лимитерные пластины. =, ртом слу ае можно использовать различные конструкционные материалы для звеньев цепи и лимитерных пластин, например Ti ;BH или е гО сплаВЫ, На чертеже схематически показана конструкцля прэдлагаемсгс лимитора, выполненная на основе металлической ленты, Металлическая лента cocToпт из ведущего катка 1, Вспомсгat«ëüíetx катков 2, ведомого катка 3, зснь: 4 контакта с плазмой металлической лен "=:- з. Пунк=. тиром показана Г ран ицВ:-.:Окы взаи,;:oqeNствия лимитера с плазмой цля с у ;=::я., когда цлина цуги, .IIB которой:роя=ходит

10452

50 ных частHIL.

Сос тавитель B. буянов

Рецактор Н. Ковалева Техрец М.Костик

Корректор О. Тигор

Подписное

Заказ 7563/53 Тираж 427

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 5, Раушская наб., и. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгороц, ул. Проектная, 4

3 взаимодействие, 8 равна 1/-" и 1/4 д оле пе риме т ра ве ц ом ого ка тка.

На примере приемной поверхности, выполненной в вице ленты из титана рассматривают условия на скорость движения ленты, обеспечивающие отсутствие ее оплавления, где ввецены следующие обозначен ия:

- толщина ленты;

- ширина ленты; 10 — плотность материала ленты;

C — теплоемкос ть; — коэффициент теплопровоцности;

- плина дуги окружности, определяемой областью взаимодейст» 15 вия плазмы с лимитером;

2(— пиаметр малого катка;

33p — диаметр большого катка; д — расстояние между центрами малого и большого катков. 20

В ремя прогрева ленты по толщине г . ср л

"Т п у 2 (11

k 25 где, сp

Допустимое время взаимодействия лимитера с плазмой, определяемое дсьпустимым изменением температуры 5 Г(, при поглощении мощности л(равно (с(1)м 1 о 1 С ЬТ (2) Пгде (— коэффициент, определяющий долю периметра (8), взаимодействующую с плазмой.

Величину (,„оценивают при заданном допустимом значении hT . V — линейная скорость движения ленты, (3) 40

n ) ьп

7 60

V =ир=2с и ° г ) n = об/мин . (4)

2 юг

Для ленты из титана плотность Р

-3

=4,5 r см; уцельная теплоемкость Cr(= 25,02 Дж моль град г

=О,552 Дж . град; коэффициент ли-6 с нейного расширения > 10 град . В

73 4 интервале температур 0-700оС с

-1

=7,2 — 7,7 грац; коэффициен теплопроводности 4 =17 10 Дж см с грац .

Время прогрева ленты по толщине, вычисленное по формуле (1 ) при толщине ленты равной 0,7 мм

Р о,=6910 c(..., 1опустимое врем взаимодействия лимитера с плазмой, вычисленное по формуле (2), приб= ь0=1/4 и л (=400оС п = 6,5 мс.

Линейная скорость цвижения ленты, вьгчисленная по формуле (3) по величине мощности, поступающей на лимитер, равной 5 ° 10 Вт (типичное значение для экспериментов ближайшего будущего ) ра вна / =0,242 10 см с 24 м с

11усть радиус малого катка г pa(rl вен 100 мм, тогда из формулы (4) число его оборотов в минуту будет П

2300 об мин

Пусть радиус большого катка г > равен 250 ллм, тогда H>= 960 об мин

При цлительностп импульса 1 с межцентровое расстояние (с1) имеет величину 10-12 метров и сокращается за счет более сложной кинематики движения ленты.

Таким образом, работая в теплоемкост ном режиме (без учета возможного принудительного охлаждения) при величине мощности Р, равно и 5 10 Вт, и длительнос Ги импульса 1 с, лимитер (лента длиной 20-24 м нагревается цо а температуры, не превышающей 500 С при толщине ленты 0,7 мм).

Предлагаемое устройство работает при более низких температурах, чем лучшие образцы неподвижных лимитеров и обес печивает поэтому лучшие условия цля плазменного эксперимента.

Кроме того, прецлагаемое устройство является многоцелевым и в общем случае может служить в качестве приемника мошньгх потоков энергии, например, в вице циверторных пластин в циверторе тока мака или для приема и коллимации мощных пучков заряженных и нейтраль