[发明专利]一种磁约束聚变装置真空室内部线圈

说明书

本发明属于磁约束聚变技术领域，公开了一种磁约束聚变装置真空室内部线圈，将线圈分解为若干单元，每个单元包括支撑、线圈导槽、盖板和石墨瓦四个部分，线圈导槽安装在支撑之上，盖板安装在线圈导槽之上，石墨瓦覆盖在盖板上。支撑一端焊接在真空室壁上，一端与线圈导槽焊接在一起，将每个线圈单元的主体结构与真空室固定在一起；针对每个单元安装的不同位置，可对支撑的形状和大小进行调节以满足不同位置处的需求。导槽相连形成完整的闭合环，在其中铺设特制电缆；电缆结构分为三层，中心层为载流铜芯，中间层为低放气率的聚四氟乙烯绝缘层，可满足大电流绝缘，最外层为玻璃纤维管，抗耐磨，耐高温且同样具有绝缘作用。

技术领域

本发明属于磁约束聚变技术领域，尤其涉及一种磁约束聚变装置真空室内部线圈。

背景技术

真空室是磁约束聚变装置的核心部件，具有10^-5～10^-6Pa的超高真空，容纳高温等离子体，是聚变反应发生的地方。真空室内安装线圈难度极大，既要保证线圈不影响真空室的超高真空，不引入杂质，同时可以承受高温等离子体轰击。

真空室内线圈一般分为载流导体、绝缘层、支撑固定结构和保护结构四个部分。

目前真空室内线圈的设计皆采用整体加工的方式，即载流导体、绝缘层、支撑结构作为一体加工，安装后再外部加装保护结构。此方案对真空室内部环境影响较小，安装方便，技术成熟，缺点是加工周期长，成本高，线圈加工完成后整体形状已完全确定，无法在实际安装过程中进行调整，且该方案只适合于小线圈(在真空室极向、环向上跨度小)加工，对于大线圈很难进行一体化加工安装。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)加工周期和成本：现有的整体加工方式需要在加工过程中同时处理载流导体、绝缘层和支撑结构，这会使得加工周期变得很长，并且成本也相对较高。

(2)调整困难：由于线圈在加工完成后，其整体形状已经完全确定，这意味着在实际安装过程中，我们很难对其进行任何调整。

(3)大线圈的制造：现有的设计方式虽然适合于小线圈的加工，但对于大线圈的加工则存在很大的困难，主要是因为大线圈的一体化加工和安装具有很高的技术难度和成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种磁约束聚变装置真空室内部线圈。

本发明是这样实现的，一种磁约束聚变装置真空室内部线圈，磁约束聚变装置真空室内部线圈包括：将线圈分解为若干单元，每个单元包括支撑、线圈导槽、盖板和石墨瓦四个部分，线圈导槽安装在支撑之上，盖板安装在线圈导槽之上，石墨瓦覆盖在盖板上。

进一步，支撑一端焊接在真空室壁上，一端与线圈导槽焊接在一起，将每个线圈单元的主体结构与真空室固定在一起。针对每个单元安装的不同位置，可对支撑的形状和大小进行调节以满足不同位置处的需求。

进一步，所有线圈导槽安装完成后，导槽相连会形成完整的闭合环，在其中铺设特制电缆。为满足聚变所需的真空环境以及大电流绝缘和耐磨性，电缆结构分为三层，中心层为载流铜芯，中间层为低放气率的聚四氟乙烯绝缘层，可满足大电流绝缘，最外层为玻璃纤维管，抗耐磨，耐高温且同样具有绝缘作用。

进一步，电缆铺设完成后加装盖板，盖板通过螺丝固定在导槽两侧，盖板起固定线圈以及应对大电磁力作用，防止电缆在运行时的位移。盖板加装完整后将每个单元间的缝隙通过薄不锈钢片焊接覆盖，尽可能避免电缆直接暴露在环境中。

进一步，前期工作全部完成后加盖石墨瓦，石墨瓦同样通过螺丝固定在导槽两侧，石墨瓦为保护层，直面聚变反应的等离子体的冲击，保护内部结构。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：