[发明专利]一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台

说明书

本发明公开了一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，包括有真空室、冷却回路系统、聚变堆内部部件驱动机构、真空抽气系统、高功率电子枪、部件实验监测系统。真空室由真空腔和前后可移动端盖组成，前后端盖可以沿轨道运动，真空腔腔壁布置冷却夹层，通过冷却回路系统对运行时产生的热量进行冷却，聚变堆内部部件驱动机构驱动内部平台上的聚变堆内部部件直线运动和周向旋转。本发明能够提供高真空环境和高功率电子束，简化了聚变堆内部部件的直线运动和周向旋转，能够确保实验数据的完整采集。

技术领域

本发明涉及聚变堆部件测试装置领域，具体是一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台。

背景技术

研究磁约束托卡马克核聚变堆终极目标是利用聚变发电，解决人类日益凸显的能源危机问题。包层和偏滤器作为托卡马克装置（如ITER装置等）中直接面对等离子体的内部部件，其性能的优劣是整个聚变装置运行成败的关键。结合聚变堆内部高温、高辐射热、高能中子辐照及电磁等复杂的运行环境，其内部部件应具备的性能如下：a）承受来自中心等离子体的热流，第一壁表面热流密度达几兆瓦每平方米局部可达几十兆瓦每平方米，从而导致包层及偏滤器第一壁表面的温度分别可达到几百甚至上千摄氏度，在如此高的温度下，一般材料都无法承受，因此，内部部件需具备承受高温自冷却性能；b）承受来自中心等离子体的粒子流，高能粒子越过刮削层与第一壁表面材料相互作用引起物理溅射，减少了第一壁使用寿命，增加了维护次数等，因此，内部部件第一壁表面材料需具备低溅射性能；c）聚变堆运行时，在非正常情况下，可能发生等离子体破裂（主破裂-MD、垂直位移事件-VDE）事件，由于等离子体具有较大内能，破裂时这些能量将消耗在堆内部件上，致使第一壁表面会产生极大的瞬间电磁力载荷，对结构造成冲击，因此，内部部件需具有能承受巨大电磁力的能力。

目前，聚变堆内部部件有多种不同的形式，如：水冷包层和水冷偏滤器，氦冷包层和氦冷偏滤器等，而这么多的形式，到底哪一种在能满足上述性能要求的前提下结构冷却效果最优、使用寿命最长、结构能承受的电磁力最大等，国内还没有一个装置或平台可以验证聚变堆内部部件性能的优劣。

因此，本发明致力于弥补国内的空白，设计了一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台。该平台主要以聚变堆内部部件包层和偏滤器为着眼点，研究包层和偏滤器的基本性能，重点验证第一壁热工性能与高温高压冷却剂（水冷和氦冷）的关系以及原型部件在高热负荷下（热负荷可达稳态10MW/m2，瞬态20MW/m2）的制造工艺等。本平台具有集成功能强、提供热负荷高、操作简单方便等优点。

发明内容 本发明的目的是提供一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，以实现验证面对等离子单元承受高热负荷能力与高温高压冷却剂的关系以及聚变堆内部部件的制造工艺的目的。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：包括真空腔，真空腔轴向两端腔口分别可拆卸密封盖合连接有端盖，真空腔外对应每个端盖分别设有平行于真空腔轴向的轨道，每个端盖分别滑动装配于对应的轨道上，真空腔内沿轴向设有滑道，滑道一端连接于对应方向的端盖，滑道上滑动装配有用于承载待测聚变堆内部部件的内部平台，真空腔还配备有聚变堆内部部件驱动机构，由聚变堆内部部件驱动机构驱动内部平台在滑道上直线运动及在圆周方向转动，真空腔顶部设有电子枪入口、监测口，真空腔上方设有电子枪和部件实验监测系统，其中电子枪的枪口通过真空腔顶部的电子枪入口通入真空腔内，部件实验监测系统的监测部通过真空腔顶部的监测口通入真空腔内，还包括抽真空系统，抽真空系统与真空腔内部连通，由抽真空系统对真空腔内部抽真空。

所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：所述真空腔轴向两端腔口分别通过密封法兰与对应的端盖可拆卸密封盖合连接。

所述的一种用于聚变堆内部部件测试的综合平台，其特征在于：每个端盖分别连接有滑座，滑座滑动安装在端盖对应的轨道上。