[实用新型]用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块

说明书

技术领域

本实用新型属于氚增殖和能量提取技术领域，具体涉及一种实验包层测试用模块。

背景技术

在受控热核聚变研究领域中，氚增殖和高效能量提取技术是实现磁约束热核聚变反应发电的关键技术。实验包层模块将作为重要部件在国际热核聚变实验堆(ITER)上进行氚增殖和高效能量提取的功能测试。ITER装置对于实验包层模块的要求非常严格，同时为实现上述两项核聚变反应的关键技术，提出一种新型的采用模块化设计、功能材料交替排列、独立的冷却系统和独立的提氚系统的实验包层模块结构设计。

在ITER装置中，实验包层模块将面对高能量高通量中子和高热负荷的冲击，在此极端工况下如何既保证实验包层模块不影响ITER装置的安全运行又能够实现上述两大实验目标，具有非常重大的挑战性。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够保证氚自持和高效能量提取，从而确保磁约束聚变能实现的用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块，它包括第一壁，第一壁内部设有子模块，子模块后设有后板；所述的后板上设有氦冷却管道和提氚管道；所述的子模块包括壳体，壳体内部设有氦气冷却板，氦气冷却板将壳体内部分为交替排列的中子倍增区和氚增殖区，在壳体一侧设有与氦气冷却板内部相通的氦冷却管道和提氚管道；所述的后板和子模块壳体上的氦冷却管道和提氚管道各自分别连通。

上述用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块中，所述的第一壁为双层板结构，成U型，作为冷却通道。

上述用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块中，所述的后板和壳体上都分别设有两个氦冷却管道和两个提氚管道，分别作为出口和入口。

本实用新型的有益效果在于：由于设计了子模块，采用了独立的模块化结构设计，设计可各自独立的冷却通道和提氚系统，交替排列的中子倍增区和氚增殖区结构能够有效实现实验包层模块的氚增殖，能够保证其在ITER实验窗口的稳定安全运行的前提下实现其氚增殖、高效能量提取。

附图说明

图1为用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块中子模块的示意图；

图2为从图1中箭头方向看子模块的内部结构剖视图；

图3为用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块的整体图；

图4为用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块内部结构示意图；

图中：1.壳体；2.氦气冷却板；3.氦冷却管道；4.提氚管道；5.氚增殖区；6.中子倍增区；7.子模块；8.第一壁；9.后板。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图2所示的子模块的结构示意图，每个子模块都包括有外部的U型的壳体，壳体1内部安装有两个U型的氦气冷却板2，该氦气冷却板2本身内部具有腔体，作为氦气冷却剂的流道，氦气冷却板2将壳体内部分为交替排列的中子倍增区6和氚增殖区5，在壳体1一侧安装与氦气冷却板2相通的氦冷却管道3和提氚管道4。而提氚管道4与中子倍增区6和氚增殖区5是相通的。所述的氦冷却管道3和提氚管道4都分别设有两个，一个作为入口，另一个作为出口。

所述的氚增殖区5是以小球形式堆积而成的氚增殖剂的填充区域，能承受ITER运行过程中来自压力、温度、温度梯度和热冲击的影响，同时小球在ITER运行期间即使达到最高燃耗，也不会发生过多的破损而影响提氚气体的流动，能够保持与结构材料、提氚气体环境中保持良好的相容性。所述的中子倍增区6是以铍小球作为中子倍增剂填充的区域，具有良好的中子增殖效果和热力学性能。

如图3和图4所示的用于氚增殖和能量提取的实验包层测试模块整体示意图，本实施例中共有12个子模块组成整个测试模块，子模块7安装在第一壁8内部，后面加盖后板9，所述的第一壁8为30mm厚的双层板结构，在第一壁双层板的内部成U型，作为冷却通道。整个第一壁内焊接加工有支撑格架，格架形成一个个安装单元，子模块7各自安装在单元内。第一壁8可以承受ITER实验装置的高负荷热负载和中子壁负载。本实施例中，第一壁8的表面可以涂有2mm厚的铍层，实现对第一壁8的保护，在以高速氦气流过第一壁8的过程中实现能量提取。

所述的后板9上加工也安装有氦冷却管道3和提氚管道4，分别与各个子模块7上的氦冷却管道3和提氚管道4相通。后板9上的氦冷却管道3和提氚管道4也分别设有两个，一个作为入口，另一个作为出口。安装时与子模块7上的氦冷却管道3和提氚管道4的入口和出口相对应。