[发明专利]一种便于正面遥操作维护的聚变堆偏滤器结构

说明书

本发明提出一种便于正面遥操作维护的聚变堆偏滤器结构，包括面对等离子体部件和盒体支撑，其中面向等离子体部件包括：內靶板区、外靶板区、拱顶板区，所述內靶板区包括內靶板、内返流板及内返流板过渡支撑，所述外靶板区包括、外靶板、外返流板及外返流板过渡支撑，所述拱顶板区包括拱顶板及拱顶板过渡支撑；所述盒体支撑中设有冷却主水管，内靶板区、拱顶板区、外靶板区内的冷却回路连接在主水管上，所述内靶板区、拱顶板区、外靶板区的固定螺栓和与盒体支撑中主水路连接的水管，位于內靶板和拱顶板以及外靶板和拱顶板之间的可操作空间下部，便于正面遥操作维护。

技术领域

本发明涉及托卡马克聚变堆的偏滤器技术领域，主要涉及一种便于正面遥操作维护的聚变堆偏滤器结构。

背景技术

磁约束核聚变能被认为是未来最有可能解决人类能源危机的途径。托卡马克装置是研究磁约束核聚变能最富有成效的手段之一，其装置主机主要由偏滤器、包层、真空室、杜瓦、冷屏和磁体等组成。在装置运行过程中，由于芯部等离子体和内部部件(偏滤器和包层)第一壁相互作用致使偏滤器和包层在服役一段时间后会损坏，另外，聚变反应还会使内部部件受到放射性污染，因此，在装置维护期间，人员一般不能在现场维护，必须借助远程遥操作手段，通过远程机器人完成对内部部件的维护。对于偏滤器来说，比较成熟的维护方案是ITER单个偏滤器模块整体维护方案，其具体的做法是，首先利用机械臂进行管路切割，然后通过真空室内的偏滤器环向轨道，将偏滤器模块移动至下窗口处后，将整个偏滤器模块拖出至热室进行维护。由于单个偏滤器模块尺寸大、重量重，整体式维护方案对维护机构的性能要求高。同时，在等离子体与偏滤器相互作用过程中，造成损坏的是偏滤器面对等离子体部件(包括内靶板、外靶板和拱板区三个部件，其主要的构成材料是面对等离子体材料钨、中间过渡层材料铜、冷却热沉材料铬锆铜和支撑材料不锈钢)中的一个或二个或三个部件，而偏滤器下部盒体结构一般不会损坏，因此，偏滤器模块可考虑采用分离式维护方案，即内靶板、外靶板和拱板区单独进行维护。

传统偏滤器结构，如ITER偏滤器，主要由面对等离子体部件和盒体组成。面对等离子部件包括内靶板及其过渡支撑、外靶板及其过渡支撑、拱板区，拱板区又包括内返流板、拱顶板、外返流板及三者共用的过渡支撑。这种偏滤器结构，冷却剂都是通过盒体送入面对等离子体部件，致使进出內靶板及其过渡支撑、外靶板及其过渡支撑和拱板区的冷却管道都在过渡支撑背后，采用分离式维护方案时，机械臂需从其侧部进行切管，由于偏滤器模块之间的空间小，机械臂侧部切割管路需旋转自由度，这样就提高了维护的难度。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术方案的缺陷，提供一种便于正面遥操作维护的聚变堆偏滤器结构，采用正面维护策略，对偏滤器各个面向等离子体部件进行单独维护。本发明公开的偏滤器结构中，內靶板和内返流板共用过渡支撑，外靶板和外返流板共用过渡支撑，拱顶板有单独的过渡支撑，同时，利用过渡支撑之间的间隙，布置了为三个部件提供冷却剂的进出管道和水盒，这样，对于分离式维护方案，可利用內靶板和拱顶板以及外靶板和拱顶板之间的间隙，对三个面对等离子体部件进行正面水盒端盖和管道的切割和焊接，进而可较容易的实现分离式维护。这种偏滤器结构降低了对维护机构的性能要求，提高了维护机构的灵活性，具有省钱、稳定、安全、可靠等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种便于正面遥操作维护的聚变堆偏滤器结构，包括面对等离子体部件和盒体支撑，其中面向等离子体部件包括：內靶板区、外靶板区、拱顶板区，所述內靶板区包括內靶板、内返流板及内返流板过渡支撑，所述外靶板区包括、外靶板、外返流板及外返流板过渡支撑，所述拱顶板区包括拱顶板及拱顶板过渡支撑；所述盒体支撑中设有冷却主水管，内靶板区、拱顶板区、外靶板区内的冷却回路连接在主水管上，其特征在于：所述内靶板区、拱顶板区、外靶板区的固定螺栓和与盒体支撑中主水路连接的水管，位于內靶板和拱顶板以及外靶板和拱顶板之间的可操作空间下部，便于正面遥操作维护。