一种聚变堆偏滤器的冷却回路.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115910390A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211730728.0(22)申请日2022.12.30(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)发明人钱新元彭学兵卯鑫刘鹏宋伟(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)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种聚变堆偏滤器的冷却回路(57)摘要本发明公开了一种聚变堆偏滤器的冷却回路，偏滤器包括盒体、外靶板、穹顶、内靶板。冷却回路进口、出口与盒体形成冷却回路主路；冷却剂从进口进入盒体，先流经外靶板，再流回盒体，外靶板与冷却回路主路串联；在穹顶和内靶板处，从盒体流出的冷却剂分为两条支路，一条流向穹顶，另一条流向内靶板，两条支路的冷却剂在内靶板与盒体连接处汇合，流回盒体再到出口，这两条支路并联后再与冷却回路主路串联；从进口到出口形成“串并串”的结构形式。本发明在满足偏滤器排热需求情况下，将流经外靶板流量分配到穹顶和内靶板，能有效减少内靶板流速过高导致的流道侵蚀，同时降低冷却回路的总体压降，拥有很好的综合性能和聚变堆应用前景。CN115910390ACN115910390A权利要求书1/1页1.一种聚变堆偏滤器的冷却回路，其特征在于：所述聚变堆偏滤器由外靶板、穹顶、内靶板和盒体组成，所述冷却回路包括一个进口和一个出口，所述进口、所述出口与所述盒体形成冷却回路主路；冷却剂通过所述的进口进入盒体，通过所述的冷却回路主路流向外靶板，形成支路一；冷却剂再通过所述支路一的出口流回到所述的冷却回路主路的盒体，在盒体流向穹顶和内靶板的位置分成两个支路，其中一个支路的冷却剂流向穹顶，形成支路二，另外一个支路的冷却剂流向内靶板，形成支路三；冷却剂再通过所述支路二和所述支路三的出口流回到所述的冷却回路主路的盒体，经所述的冷却回路主路到达所述出口；所述的支路一与所述的冷却回路主路串联；所述的支路二和所述的支路三并联，形成的并联回路整体再与所述的冷却回路主路串联；所述冷却回路从进口到出口形成“串并串”的结构形式。2CN115910390A说明书1/3页一种聚变堆偏滤器的冷却回路技术领域[0001]本发明涉及托卡马克聚变装置偏滤器技术领域，主要涉及一种聚变堆偏滤器的冷却回路。背景技术[0002]偏滤器作为磁约束托卡马克聚变装置的核心内部部件之一，其主要功能是排除来自芯部等离子体的热流以及粒子流等，以保证装置的正常运行。偏滤器由内靶板、穹顶、外靶板和盒体构成。内靶板、穹顶和外靶板又由面向等离子体单元和过渡支撑组成，被称为面向等离子体部件。盒体作为主要承载部件，将内靶板、穹顶和外靶板集成为一个整体。[0003]在偏滤器结构设计中，冷却回路的设计是实现偏滤器排热功能需要重点考虑的问题。目前成熟的技术，如国际热核聚变实验堆ITER偏滤器的冷却回路采用一进一出的串联方式，冷却剂经进口进入盒体，通过盒体过渡，依次流经外靶板、内靶板和穹顶，最后返回盒体，从出口流出。EAST偏滤器直接采用类似的串联的冷却方式，即将内靶板、穹顶和外靶板分成对称的两部分，冷却剂从一侧进入从另一侧流出，中间采用集流盒进行过渡。这两种冷却回路的设计具有结构简单，便于加工等优点。但是对于未来托卡马克装置聚变堆而言，其具有明显的需要解决的问题。偏滤器是一个扇形结构，从托卡马克装置高场侧到低场侧，偏滤器的环向宽度逐渐增加。随着托卡马克装置大半径的增加，偏滤器外靶板的宽度要比内靶板宽度大出许多。偏滤器采用一进一出的串联冷却回路方式，内靶板处的流速会明显高于外靶板，引入的问题是：1)整个冷却回路的压降过高，超过设计的限值；2)在维持外靶板处流速的需求情况下，内靶板过高的流速会增加其管道内壁面的侵蚀等。发明内容[0004]为解决偏滤器一进一出串联冷却回路方式中内、外靶板流速差距过大以及冷却回路压降过高的问题，本发明提出一种聚变堆偏滤器的冷却回路，其为一进一出的“串并串”结构的聚变堆偏滤器冷却回路方式，充分利用流量分配，在保证偏滤器内、外靶板流速满足热负荷排除的要求情况下，使得内、外靶板在采用同样的流道设计时的流速相当，减少内靶板流道内流速过高而导致的管道的侵蚀；同时，该方案可以有效降低偏滤器冷却回路的压降。[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案实现：[0006]一种聚变堆偏滤器的冷却回路，所述聚变堆偏滤器由外靶板、穹顶、内靶板和盒体组成，所述冷却回路包括一个进口和一个出口，所述进口、所述出口与所述盒体形成冷却回路主路；[0007]冷却剂通过所述的进口进入盒体，通过所述的冷却回路主路流向外靶板，形成