[发明专利]制冷方法和具有脉冲载荷的设备

权利要求书

1.一种用于冷却“托卡马克”（11）的构件（1）、即用于间歇地生成等离子体的设备（11）的构件（1）的脉冲负载方法，所述方法采用使诸如氦之类的工作流体经历工作循环（3）的冷却装置（2），所述工作循环（3）包括：压缩（12）；冷却和膨胀（22，211）；与所述构件（1）换热（32）；以及加热，所述托卡马克（11）包括称为“周期性和对称的”操作模式——即，其中以两个连续的等离子体之间的时长（Dnp）的间隔周期性地生成预设时长（Dp）的等离子体的操作模式——的至少一个操作模式，所述间隔的时长（Dnp）与所述等离子体的时长（Dp）相差最多30%（Dnp=Dp±30%），根据所述方法，当所述托卡马克（11）处于等离子体生成相位（Dp）时，由所述冷却装置（2）产生的冷却功率升高至相对高的水平，而当所述托卡马克（11）不再处于等离子体生成相位（Dnp）时，由所述冷却装置（2）产生的冷却功率降低至相对低的水平，所述方法的特征在于，在所述托卡马克（11）的所述“周期性和对称的”操作相位期间，使用强制的“周期性和对称的”控制——即，生成高冷却水平和生成低水平冷却功率所耗费的相应相位的时长最多相差30%——来调整由所述冷却装置（2）产生的冷却功率，并且所述冷却功率变化以便产生所述冷却功率的逐渐升高和降低，并且响应于在所述托卡马克（11）中开始所述等离子体的步骤期间产生的信号（S）而在预期生成等离子体时——即，在所述构件（1）上的热负载升高前——触发由所述冷却装置（2）产生的冷却功率的升高。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工作循环（3）包括其中所述工作流体分别承受高压（HP）、中压（MP）和低压（BP）的阶段，并且在所述托卡马克的所述周期性和对称的操作相位期间，使用强制的“周期性和对称的”控制来调整所述高压水平（HP）和所述中压水平（MP）中的至少一者，即，在最多相差30%的相应时长的相应较高值和较低值之间调整所述压力（MP，HP）的振幅。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过在相应的预设平均压力值左右调制所述压力的振幅来调整所述高压水平（HP）和/或所述中压水平（MP）。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过执行以下中的至少一者的电子逻辑器件来自动执行所述压力的振幅的调制：

-比例积分微分（PID）闭环控制；

-经由诸如最小均方（LMS）法则之类的自适应控制法则的迭代控制；以及

-线性二次型调节器（LQR）控制。

5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括其中所述冷却装置（2）使所述工作流体液化并将液化的流体存储在缓冲储器（4）中以便在等离子体相位期间使用所述流体来释放冷却功率的至少一个周期，并且根据在所述缓冲储器（4）中测定的液位和/或根据该液位的平均值来调整所述高压（HP）水平和/或所述中压（MP）和/或低压水平。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据在所述缓冲储器（4）中测定的液位的均方根（RMS）值来调整所述高压（HP）水平和/或所述中压（MP）和/或低压水平。

7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，根据所述缓冲储器（4）中的液位的最大测定值来调整所述高压（HP）水平和/或所述中压（MP）和/或低压水平。

8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于，调整由所述冷却装置（2）产生的冷却功率，以便一方面在等离子体相位期间从预设的初始液位开始消耗所述缓冲储器（4）中的液体且另一方面在等离子体相位之间使所述储器（4）恢复至所述初始液位。

9.如权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，调整所述冷却装置（2）的冷却功率以便保持所述储器（4）中的液位的平均值恒定。

10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，使用谐波强制控制来调整所述冷却装置（2）的冷却功率。

11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，通过控制所述工作循环中的所述工作流体的至少一个循环压力的水平和/或通过调整所述工作循环中所用的、尤其在压缩期间的压缩机的转速来调整由所述冷却装置产生的冷却功率。