[实用新型]稳态托卡马克低杂波天线冷却结构

说明书

技术领域

    本实用新型涉及磁约束核聚变装置领域，具体是一种稳态托卡马克低杂波天线冷却结构。

背景技术

    低混杂波驱动电流已经被实验证明为托卡马克型受控磁约束热核聚变装置上最为有效的非感应驱动电流方法，天线是低杂波系统中非常重要的分系统，其作用是将由微波源经传输线输送来的微波能量耦合到托卡马克等离子体中。在这一过程中，一方面，由于制造天线的材料的电导率是有限的，微波能量通过天线时会在金属内壁产生焦耳热，但是这种由导体损耗而产生的热是分布在整个天线内表面的，对整体有均布载荷的作用，使得天线温度整体提升，但对天线结构的稳定性影响不大；另一方面，等离子体会向天线辐射大量热量，其主要作用于天线辐射端面，由于天线辐射端面热流密度大，随着微波功率加大，以及实验时间的延长，热量便会不断积累，造成天线，主要是天线面向等离子体的辐射端面处的温度急剧上升，如果没有高效的冷却系统将此热量及时导出，将使材料的机械强度下降，热应力变大，影响甚至威胁到天线自身的稳定性。过去和目前运行的大多数托卡马克都是脉冲长度在几秒到几十秒的等离子体放电，等离子体向外辐射的总功率也就在几个兆瓦量级，依靠传统的冷却结构便可以解决天线的冷却问题，但是随着现在和将来托卡马克装置不断升级，脉冲长度延长到几百秒甚至是稳态运行，各种辅助加热手段所提供的功率不断提升，等离子体辐射功率达到20兆瓦甚至更高，要求低杂波天线具有非常高效的主动冷却系统。

对于国内外目前所采用的低杂波天线冷却装置，其冷却板是由单一材料加工而成，通常采用的是铜或不锈钢，如果整个冷却板材料都采用铜，随着运行时间的延长，铜管氧化层将越来越厚，传热效果会越来越差，而如果采用不锈钢加工整个冷却板，由于其自身的低导热率，冷却效果大打折扣，因此按照目前的冷却方法显然已经无法满足低杂波天线越来越高的冷却要求。

实用新型内容

本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种能大大提升了低杂波天线的冷却性能地稳态托卡马克低杂波天线冷却结构。

本实用新型的技术方案如下：

稳态托卡马克低杂波天线冷却结构，包括有冷却板，其特征在于：所述冷却板的前端固定有一个热沉，所述冷却板上开有一个U形的冷却通道，所述U形的冷却通道的底端靠近热沉，位于冷却板的后端的U形的冷却通道的两个顶端分别接有一个引出管。

所述的一种稳态托卡马克低杂波天线冷却结构，其特征在于：所述热沉与冷却板的连接关系为真空钎焊或电子束焊。

所述的一种稳态托卡马克低杂波天线冷却结构，其特征在于：所述的热沉的材质为铜或铜合金，所述冷却板和引出管的材质为不锈钢材料。

本实用新型的优点是：本实用新型使得等离子体辐射到天线端面的热量能够被迅速导向冷却介质，同时该处的冷却介质处于在整个冷却通道中最为剧烈的湍流运动状态，因而其与通道内壁的换热系数达到最大值，热沉与冷却板的焊接可以采用真空钎焊或电子束焊一次完成，冷却介质的引出管采用不锈钢材料，从而保证各冷却通道的引出管与外部输运冷却介质的管道可以采用氩弧焊，保证处于托卡马克内部的各管道焊缝不产生泄露，保障实验运行安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，稳态托卡马克低杂波天线冷却结构，包括有冷却板2，其特征在于：所述冷却板2的前端固定有一个热沉1，所述冷却板2上开有一个U形的冷却通道3，所述U形的冷却通道3的底端靠近热沉1，位于冷却板2的后端的U形的冷却通道3的两个顶端分别接有一个引出管4。

所述热沉1与冷却板2的连接关系为真空钎焊或电子束焊。

所述的热沉1的材质为铜或铜合金，所述冷却板2和引出管4的材质为不锈钢材料。