[发明专利]一种固态产氚包层实验模块后板系统结构

说明书

技术领域

本发明属于一种氚增殖和能量提取装置，具体涉及一种固态产氚包层实验模块后板系统结构。

背景技术

国际热核实验反应堆(ITER)是用来验证聚变能源科学技术可行性的一个国际合作研究计划项目。ITER的一个重要功能就是测试产氚包层实验模块，其主要目标就是为了实验验证和获取氚增殖的相关技术，这对将来发展聚变试验示范堆非常重要。国际上包括欧盟、日本、韩国以及印度在内的各个国家都在积极发展各自的ITER产氚包层实验模块。而我国经过科学的技术筛选后决定发展中国固态产氚包层实验模块作为ITER项目的一个测试模块。

中国固态产氚包层实验模块结构经过多次的优化改进，最新的结构方案为1×4。1×4实验模块沿高度方向共有4个结构完全相同的子模块，子模块之间留有一定的变形间隙，4个子模块通过与1个大后板连接形成一个完整的实验模块。子模块是实验模块的核心部件，其主要功能是通过核聚变反应倍增中子继而达到增殖氚的目的。子模块主要由面向等离子体的U形第一壁、上/下盖板、中间筋板、4个增殖区U形冷却板(其中一大一小2个U形冷却板内外嵌套形成1个U形环，同时以竖直筋板为中心左右各对称分布1个U形环)、冷却剂和载氚气体各腔体结构(与大后板共同形成模块后板系统)以及内置在这些结构体之间的氚增殖剂Li₄SiO₄球床和中子倍增剂Be球床共同组成，其中2个氚增殖剂区夹在双层U形冷却板之间，呈左右对称分布，双层U形冷却板周围则包裹有中子倍增剂，氚增殖剂和中子倍增剂在高度方向上/下接触面由U形冷却板之间的结构隔板隔开。

其中子模块第一壁、上/下盖板、竖直筋板和4个U形冷却板等结构体部件的的氦气冷却剂都由模块后板系统进行分配回收，此外后板系统还需向子模块氚增殖剂区和中子倍增剂区分配回收载氚气体，这些需要满足的功能决定了实验模块后板系统将具有一定的结构复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种固态产氚包层实验模块后板系统结构，它的结构相对简单又能够实现氦气冷却剂以及氦气载氚气体的分配与回收。

本发明是这样实现的，一种固态产氚包层实验模块后板系统，它包括4个子模块和1个大后板，每个子模块均与大后板连接。

所述的子模块包括所述的子模块包括依次设置的第一冷却剂腔体、第二冷却剂腔体、第三冷却剂腔体、第四冷却剂腔体和第五冷却剂腔体，第五冷却剂腔体的上部为载氚气体汇集腔和载氚气体分配腔，载氚气体分配腔上部设置有Be球床区，Be球床区内设置有Li₄SiO₄球床区、U形冷却板，第一壁包围中Be球床区外部。

所述的大后板上设置有两个载氚气体入口管和冷却剂入口管，还设有冷却剂出口管，载氚气体出口管，冷却剂旁路出口管。

本发明的优点是，该后板系统结构在满足1×4固态产氚包层实验模块冷却剂和载氚气体非常复杂的分配以及回收功能的基础上，同时在整体结构上又保持了相对简单的特点。

附图说明

图1为本发明所提供的一种固态产氚包层实验模块后板系统结构示意图；

图2为子模块横向截面图；

图3是大后板三维结构图；

图4是大后板冷却剂入口“1分2”结构截面图；

图5是冷却剂腔体1和腔体2的截面图；

图6是第三冷却剂腔体的截面图；

图7是第四冷却剂腔体的截面图；

图8是冷却剂腔体5的截面图。

图中：1子模块，2大后板，3载氚气体分配腔，4载氚气体汇集腔，5第一冷却剂腔体，6第二冷却剂腔体，7第三冷却剂腔体，8第四冷却剂腔体，9第五冷却剂腔体，10Li₄SiO₄球床区，11U形冷却板，12第一壁，13Be球床区，14载氚气体入口管，15冷却剂入口管，16冷却剂出口管，17载氚气体出口管，18冷却剂旁路出口管，19第一冷却剂腔体入口，20第一壁冷却单元冷却剂入口，21第三冷却剂腔体入口，22第一壁冷却单元冷却剂出口，23第五冷却剂腔体出口，24载氚气体分配腔入口，25载氚气体汇集腔出口，26上盖板冷却剂入口，27中间筋板冷却剂入口，28下盖板冷却剂入口，29中间筋板冷却剂出口，30隔腔，31下盖板冷却剂出口，32U形冷却板冷却剂入口，33上盖板冷却剂出口，34U形冷却板冷却剂出口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细介绍：