[发明专利]一种可遥操作维护的托卡马克偏滤器靶板部件

说明书

本发明涉及一种可遥操作维护的托卡马克偏滤器靶板部件，包括：靶板、连接机构、承载部件、支撑部件、内部连接管路和主支撑保护结构；靶板和主支撑保护结构与承载部件通过连接机构连接，主支撑保护结构安装于承载部件上方靶板开槽区域；承载部件通过支撑部件固定于偏滤器支撑盒体或真空室；靶板、主支撑保护结构和承载部件内部流道与内部连接管路形成冷却系统；靶板部件在低热负荷区设计维护通道，实现靶板部件主支撑结构和水管正面遥操作维护；靶板部件以主支撑结构固定为主，辅助支撑结构配合主支撑结构固定和限位。

技术领域

本发明涉及核聚变领域，具体涉及一种正面(面对等离子体面)可遥操作维护的托卡马克偏滤器靶板部件。

背景技术

聚变能是人类理想的能源，是未来研究新能源的热点。但目前人们只能在氢弹爆炸的一瞬间实现非受控的人工核聚变。而要利用人工核聚变产生的巨大能量为人类服务，就必须使核聚变在人们的控制下进行，其中托卡马克装置目前被认为是最有前途的受控核聚变装置。偏滤器用于控制杂质、排灰和排出能量，是托卡马克核聚变堆中最为核心的部件之一。聚变堆偏滤器目前采用模块化设计，单个模块主要由内靶板、Dome靶板、外靶板，与靶板配套的承载部件，单个支撑盒体和冷却系统等组成。由于聚变堆偏滤器本身处于强中子、高热负荷和复杂电磁环境，偏滤器靶板还直接面对等离子体的轰击，在聚变堆服役过程中，需要对损坏的偏滤器部件，特别是易损的靶板进行拆装等维护操作。由于聚变堆反应产物(中子)对材料的活化作用，即使在聚变堆停堆后，真空室内仍然存在着辐射，辐射剂量会远超过人体允许的数值，必须采用遥操作方式来维护。

目前遥操作维护方案都是通过对偏滤器盒体进行操作，采用将单个模块作为整体维护。典型代表如ITER(国际热核聚变实验堆)偏滤器的维护方案，对于单个模块在真空室内的维护周期需要约2个月。维护周期长的主要原因是偏滤器模块数量多，而维护窗口有限。最困难维护的是最远端偏滤器模块，维护时需要先将就近靠近维护窗口的所有偏滤器模块从背面下窗口维护后，最远端偏滤器模块才能环向移动到指定位置后维护。考虑到偏滤器模块整体维护周期长，加上偏滤器损坏主要是靶板损坏，其余部件损坏可能性较小，迫切需要一种能够实现靶板正面单独遥操作维护，在维护时不会影响到模块内部正常部件和周围偏滤器模块的维护结构。此外，整体维护对遥操作工具提出了极高的要求，经测算，目前CFETR(中国聚变工程实验堆)偏滤器单个模块的重量约10吨，其中支撑盒体占总重量的约75％。

专利公开号CN 109780010 A公布了一种适用于核聚变堆偏滤器遥操作的盒体锁紧机构，其只考虑了偏滤器支撑盒体的维护，结构设计也不能实现正面维护偏滤器模块的功能。

实现靶板正面可直接遥操作维护一直是偏滤器设计的难点，困难主要在于须如何避免等离子体对维护区域的损伤和如何实现对冷却水管的维护。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种可遥操作维护的托卡马克偏滤器靶板部件，可直接正面对易损靶板进行维护，缩短维护时间和减轻遥操作维护工具负载或简化维护方案。

本发明技术解决方案：一种可遥操作维护的托卡马克偏滤器靶板部件，其主要特点在于：靶板部件在低热负荷区设计维护通道，实现靶板部件主支撑结构和水管正面遥操作维护；靶板部件以主支撑结构固定为主，辅助支撑结构配合主支撑结构固定和限位。

所述托卡马克偏滤器靶板部件遥操作部件包括靶板、连接机构、承载部件、支撑部件、内部连接管路、主支撑保护结构；所述靶板和主支撑保护结构与承载部件通过连接机构连接；所述主支撑保护结构安装于承载部件上方靶板开槽区域，用于保护维护通道；所述承载部件通过支撑部件固定于偏滤器支撑盒体或真空室；所述靶板、主支撑保护结构和承载部件内部流道与内部连接管路形成冷却系统。