Устройство для откачки реактора-токамака

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТКАЧКИ РЕАКТОРА-ТОКАМАКА , содержащее корпус с присоединительным патрубком, размещеннь1е в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения и устройство для нанесения газа-сорбента, отличающееся тем, что, с целью уменьшения площади криопанелей и соответствующего уменьшения габаритов и веса устройства для откачки и уменьшения расхода хладагента, зоны охлаждения разнесены по азимуту относительно входного патрубка.насоса таким образом, что напротив патрубка, в пределах телесного угла, образованного векторами скоростей частиц, истекающих из него размещены криопанели для откачки изотопов водорода, а вне пределов указанного телесного угла размещены криопанели для откачки, в основном гелия, причем криопанели для откачки гелия выполнены в виде незащищенных изнутри жалюзийными тепловыми экрасл нами пове1)ХнЬстей.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (И) (5114 С 21 В 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ИОТНРЫТИЙ (21) 2780621/18-.25 (22) 11.06.79 (46) 15.11.88. Бюл. М 42 (72) Г.Л.Саксаганский и Д.В.Серебренников (53) 621.384.6(088.8) (56) С6. Физика и техника сверхвысокого вакуума. Машиностроение, Л., 1968, с. 126.

Сб. Вопросы атомной науки и техники, серия: Низкотемпературная адсорбция и криогенный вакуум. Х ТИ-72-9

Харьков, 1971, с. 145. (54)(57) УСТРОЙСТВО fgIH ОТКАЧКИ PEAKТОРА-ТОКАМАКА, содержащее корпус с присоединительным патрубком, размещенные в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения и устройство для нанесения газа-сорбента, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью уменьшения площади криопанелей и соответствующего уменьшения габаритов и веса устройства для откачки и уменьшения расхода хладагента, зоны охлаждения разнесены по азимуту относительно входного патрубка насоса таким образом, что напротив патрубка, в пределах телесно(о угла, образованного векторами скоростей частиц, истекающих из него размещены криопанели для откачки изотопов водорода, а вне пределов укаэанного телесного угла размещены криопанелн для откачки, в основном гелия, причем криопанели для откачки гелия выполнены в виде незащищенных изнутри жалюзийными тепловыми экранами поверхностей.

С:

776533

Изобретение относится к электрофизическому аппаратостроению, а более конкретно — к устройствам для откачки плазменных установок и может быть использовано в термоядерных реакторах-токамаках.

Известны высокопроиэвоцительные откачные устройства с быстротой действия 10 л/с, используемые для от- 1p

8 качки газов в экспериментальных термоядерных установках путем, например сорбции на пленках активного металла, охлаждаемых до температуры жидкого азота °, 15

При переходе к термоядерным установкам реакторных масштабов значительно возрастает величина газовой нагрузки, а продолжительность откачки разрядной камеры в промежутке меж- 2О ду рабочими импульсами уменьшается до нескольких секунд. В этих условиях требуемая быстрота действия высоковакуумных откачных средств достигает

10 л/с и может быть реализовано 25

I только насосами поверхностного действия, В большинстве проектов ТЯР для высоковакуумной откачки предполагается использовать криогенные насосы. Одна-39 ко, если откачку изотопов водорода можно эффективно вести путем конденсации на криопанелях, охлаждаемых, например жидким гелием, то для откачки газообразного гелия требуются более сложные и дорогостоящие устройства откачки — криосорбционные. Криосорбентами могут служить минеральные вещества с развитой поверхностью или предварительно сконденсированные на криоповерхности газы, такие как СО, Н О, Ar и т.п. При откачке смеси газов используются криогенные насосы внутреннее пространство которых разделено на зоны с различной температу- 45 рой криопанелей.

Известно устройство для откачки. реактора-токамака, содержащее корпус с присоединительным патрубком, размещенные в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения и устройство для нанесения газа-сорбента.

Поскольку вероятность пролета молекул через экран составляет 0,3, площадь криопанелей, размещенных за этими экранами необходимо увеличить в 3 раза по сравнению с расчетным значением. При откачке ТЯР использование насосов с последовательно раг.— положенными зонами охлаждения приводит к необходимости увеличения площади криоповерхности до величины 10 м .

При этом размеры насоса становятся соизмеримыми с размерами реактора.

Целью предполагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, уменьшение площади криопанелей, габаритов и веса откачного устройства, а также расхода хладагента.

Для достижения этой цели в известном устройстве, содержащем корпус с присоединительным патрубком и размещенные в нем криопанели с теплозащитными экранами, разделенные на зоны охлаждения, и устройство для нанесения газа-сорбента, зоны охлаждения разнесены по азимуту относительно . входного патрубка насоса.

При этом напротив патрубка, в пределах телесного угла, образованного ,векторами скоростей частиц, истекающих из него размещены криопанели со сравнительной высокой температурой для откачки изотопов водорода, а вне пределов этого угла размещены криопанели со сравнительно низкой темпера1 турой для откачки, в основном гелия.

Криопанели для откачки изотопов водорода защищены тепловыми экранами, охлаждаемыми жидким азотом. Наружные экраны выполнены сплошными, а внут-. ренние — жалюэийными. Криопанели для откачки гелия защищены только наружными сплошными экранами. Указанное размещение криопанелей позволяет не защищать экранами криопанели, расположенные в "теневой" относительно входного патрубка области, что в своа очередь, позволяет уменьшить площадь криопанелей, снизить весогабаритные ,характеристики откачного устройства, сократить расход хладагента.

На чертеже изображен общий вид устройства для откачки в разрезе.

В цилиндрическом корпусе 1, снабженном присоединительным патрубком 2, расположены криопанели со сравнительно высокой температурой 3 и криопанели со сравнительно низкой температурой 4. Криопанели 3 и 4 защищены от корпуса 1 сплошными теплозащитными экранами 5, охлаждаемыми азотом. Криопанели 3 защищены кроме этого изнутри жалюэийными экранами, охлаждаемыми жидким азотом. Над откачивающей поверхностью криопанелей 3 и 4 располоз 77633 жено устройство для нанесения слоя газа-сорбента 7.

При работе устройства для откачки производится эахолаживание экранов 5 и 6, а затем криопанелей 4 и 3 до ра5 бочей температуры. С помощью устройства для нанесения газа-сорбента 7 на криопанелях 3 и 4 конденсируется слой газа, играющий роль геттера для изотопов водорода и гелия. Из разрядной камеры реактора-токамака через присоединительный патрубок 2 в корпус наооса 1 поступает газовая смесь.

Гаэ попадает на жалюзийные экраны 6 и охлаждается до температуры жидкого азота. Большая часть изотопов водорода и примесных газов откачивается на криопанелях 3. Поскольку температура криопанелей 3 сравнительно высо- 20 ка, гелий на них не откачивается, а захватывает на крйопанелях 4, имеющих более низкую температуру. При регенерации откачного устройства сначала производится отепление криопане- 25 ли 4, при этом выделяется и удаляется из насоса гелий с примесью изотопов водорода.

Далее производится отепление криопанели 3. Выделяющаяся при этом смесь З0

3 4 изотопов водорода перекэчивается в трнтиевый контур.

В предлагаемой конструкции устройства для откачки относительное распо- ложение криопанелей с различной температурой исключает прямое попадание газового потока на криопанели с более низкой температурой, размещенные в

"теневой" относительно входного патрубка части корпуса. При этом создается возможность не защищать эти криопанели изнутри жалюзийными экранами. Отсутствие экранов позволяет сократить в 3 раза площадь крйопанелей при сохранении быстроты действия.

Кроме этого, откачка изотопов водорода и гелия на различных криопанелях создает возможность для начального разделения газов при регенерации путем поочередного отепления криопанелей, что имеет принципиальное значение для термоядерных установок, рабо- тающих с замкнутым тритиевым циклом.

Областью применения предполагаемого изобретения могут быть крупные электроФизические установки с высокопроизводительной системой откачки смеси газов, работающие в дли1ельном квазинепрерывном режиме °

176333

Составитель Б.Зверев

Редактор Н.Сильнягина Техред И.Верес . Корректор O.Кравцова

Заказ 5573 Тирам 395 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4