[发明专利]聚变反应堆的氦气实验回路装置

说明书

本发明公开了一种聚变反应堆的氦气实验回路装置，涉及聚变反应堆技术领域。包括系统主回路、冷却水系统、补气与压力控制系统、抽真空系统、安全保护系统、电气系统、仪表系统以及测控系统。系统主回路用于将缓冲罐内的氦气进行升压、降温或者升温后供给实验使用，使用后的氦气经过降温后返回缓冲罐，完成氦气在回路的循环；补气与压力控制系统用于为系统主回路提供氦气源、控制实验回路系统内气体的整体压力及回收实验结束后主回路的氦气；抽真空系统用于将回路抽成真空状态，排除杂质气体。该氦气实验回路装置能够实现各种与聚变反应堆的氦气相关的实验，有效保证聚变反应堆的可靠运行，提高实验的精确度和准确度，且测试方便、简单。

技术领域

本发明涉及聚变反应堆技术领域，尤其涉及一种聚变反应堆的氦气实验回路装置。

背景技术

在未来的聚变反应堆系统中，氦气被用于冷却接触等离子体的部件，如包层(Blanket)和偏滤器(Divertor)。其中，包层模块是验证聚变反应堆能否实现氚自持，并提取聚变所产生巨大能量的关键设备。经过多年的努力，我国已发展了自己的氦冷陶瓷氚增殖剂铁素体钢实验包层(Test Blanket Module,TBM)技术，并将在ITER的实验堆中进行多项测试工作，来验证该包层模块的设计方案。为确保待测TBM模块能够在ITER实验窗口里安全、有效运行，在实施ITER实验堆测试项目前，需要建设一个与ITER实验堆测试环境相同的堆外氦气实验回路，用于检验我国TBM模块在高温高压条件下的热工表现以及整体的机械性能，保证ITER测试项目的顺利开展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种聚变反应堆的氦气实验回路装置，所述氦气实验回路装置能够开展无辐照条件、真实温度和压力环境下TBM窄缝通道中氦气流动与传热等热工水力特性和安全特性的研究与验证工作，以及第一壁、结构、增殖球床等单项实验模拟件的热工水力特性实验，有效保证聚变反应堆的可靠运行，提高实验的精确度和准确度，且测试方便、简单。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

聚变反应堆的氦气实验回路装置包括系统主回路、冷却水系统、补气与压力控制系统、抽真空系统、安全保护系统、电气系统、仪表系统以及测控系统。所述系统主回路用于将缓冲罐内的氦气进行升压、降温或者升温后供给实验使用，使用后的氦气经过降温后返回缓冲罐，完成氦气在回路的循环；所述冷却水系统用于为冷却器和风机提供冷源，冷却系统主回路中的氦气和主回路风机的电机；所述补气与压力控制系统用于为系统主回路提供氦气源、控制实验回路系统内气体的整体压力及回收实验结束后主回路的氦气；所述抽真空系统用于将氦气实验回路装置抽成真空状态，排除实验系统内的杂质气体，保证实验回路注入氦气后回路内部氦气的纯净度；所述安全保护系统用于实现系统主回路的超压保护；所述电气系统用于对回路设备进行交流电供电及电气传动控制与保护；所述仪表系统用于测量实验回路所需的温度、压力、压差、气体流量、液体流量、液位、真空度、电压与电流等信号；所述测控系统用于数据采集、存储、分析和设备控制。系统主回路、冷却水系统、补气与压力控制系统、抽真空系统、安全保护系统、电气系统、仪表系统受控于所述测控系统。

进一步的技术方案在于：所述系统主回路包括离心式风机C001、回热器HR001、预热器PH001、冷却器HE001、缓冲罐BT001、缓冲罐BT002、混合器MX001、混合器MX002、过滤器F001以及相应的管道、阀门等设备，用于将缓冲罐内的氦气进行升压、降温或者升温后供给实验使用，使用后的氦气经过降温后返回缓冲罐，完成氦气在回路的循环；