一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115985524A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211665274.3(22)申请日2022.12.23(71)申请人中国科学院合肥物质科学研究院地址230031安徽省合肥市庐阳区三十岗乡古城路181号(72)发明人卯鑫彭学兵宋云涛陆坤宋伟刘鹏钱新元(74)专利代理机构北京科迪生专利代理有限责任公司11251专利代理师杨学明(51)Int.Cl.G21B1/13(2006.01)G21B1/05(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图5页(54)发明名称一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构及其制备方法，将内靶板过渡和穹顶过渡支撑集成设计，内靶板(穹顶)过渡支撑和外靶板过渡支撑分别均采用两种材料制备，内部采用S形流道和集流盒进行流道连接；在内外靶板V形区，面对等离子体单元采用弯管与过渡支撑中的集流盒相连，通过过渡块中的中间流道连通流经水平和垂直靶板的冷却剂；面对等离子体部件的制备过程包括面对等离子单元制造，垂直和水平靶板过渡支撑及过渡块加工，过渡块主体和垂直及水平靶板焊接，过渡块下端盖焊接、S形盖板及水平下盖板焊接，局部精加工等，该结构及制备方法具有承受热负荷高、流体分配均匀、加工可行等优点。CN115985524ACN115985524A权利要求书1/1页1.一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构，所述聚变堆偏滤器由面对等离子体部件和盒体构成，所述面对等离子体部件包括内靶板、穹顶、外靶板；所述盒体作为支撑部件将内靶板、穹顶和外靶板连接成一个整体，其特征在于：所述内靶板包括内垂直靶板、内水平靶板和内垂直靶板过渡支撑和内过渡块；穹顶包括拱板和穹顶过渡支撑；外靶板包括外垂直靶板、外水平靶板、外靶板过渡支撑；将内垂直靶板过渡支撑、内过渡块和穹顶过渡支撑集成为一个内靶板/穹顶过渡支撑，内过渡块采用高强度不锈钢，以增加内靶板V形区域的强度；所述的内靶板/穹顶过渡支撑、外靶板过渡支撑内部设置流道，利用流道之间的间隙以布置面对等离子体部件进、出水管及其和盒体之间的连接结构。2.根据权利要求1所述的一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构，其特征在于：内靶板/穹顶过渡支撑中的内部流道与外靶板相似，内垂直靶板过渡支撑中包含S形流道、两个集流盒和其它流道，穹顶过渡支撑中包含S形流道、多个集流盒和其它流道，内过渡块也含有中间流道和两边流道。3.根据权利要求2所述的一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构，其特征在于：所述外靶板V形区域通过高强度的外过渡块连接，外过渡块的中间流道用于连通流经面对等离子体单元的冷却剂，内靶板V形区域通过高强度的内过渡块连接，内过渡块的中间流道用于连通流经面对等离子体单元的冷却剂。4.根据权利要求1‑3之一所述的一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(a)销钉连接并固定外垂直靶板面对等离子单元和不带S形盖板的外垂直靶板过渡支撑；销钉连接并固定外水平靶板面对等离子单元和外水平靶板过渡支撑；步骤(b)与步骤(a)同时，外垂直靶板面对等离子单元的端部弯管与外垂直靶板过渡支撑上预留孔对正并焊接；步骤(c)制作工装固定并定位带多个外垂直靶板面对等离子单元的外垂直靶板过渡支撑、外过渡块、带多个外水平靶板面对等离子单元的外水平靶板过渡支撑，外过渡块包括过渡块主体和下盖板；在外垂直靶板过渡支撑带有S形流道、外过渡块主体带有中间流道和两侧流道、外水平靶板过渡支撑带集流盒一及其他流道的一侧，焊接外过渡块的过渡块主体和外垂直靶板过渡支撑、外水平靶板过渡支撑；步骤(d)焊接下盖板和过渡块主体以形成外过渡块；分别S形盖板、水平下盖板与外垂直靶板过渡支撑、外水平靶板过渡支撑焊接；步骤(e)待外靶板整体结构成形后，进行局部精加工以缓解焊接等过程的局部变形。2CN115985524A说明书1/5页一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及托卡马克聚变装置内部部件先进制造应用技术领域，主要涉及一种聚变堆偏滤器面对等离子体部件结构及其制备方法。背景技术[0002]偏滤器是磁约束托卡马克聚变堆的核心内部部件之一，其主要功能是排热排灰，保证聚变堆的正常运行。单个偏滤器模块由内靶板、穹顶、外靶板和盒体等构成，盒体作为主要支撑部件将内靶板、穹顶和外靶板集成，并为内靶板、穹顶、外靶板提供冷却剂。内靶板、穹顶和外靶板统称为偏滤器面对等离子体部件，其又由面对等离子体单元和过渡支撑组成。[0003]在内外靶板面对等离子单元设计中，目前较多采用满足不同等离子位形运行模式的结构，因此，在保证面对等离子体单元温度和应力满足许用值的前提下，需考虑内